Linux进程与调度详解

"本章深入探讨了Linux操作系统中的进程和进程调度相关知识，包括进程的组成、状态、运行级别、空间及上下文，重点讲解了进程控制块（PCB）task_struct及其主要成员变量，以及Linux的进程调度方式、策略和依据。同时，介绍了进程的创建过程和等待队列的数据结构，并提到了关键的源代码分析，如kernel/sched.c中的schedule()函数和kernel/fork.c中的do_fork()函数。" 在Linux操作系统中，进程是系统资源分配和CPU调度的基本单位，它们拥有独立的虚拟地址空间，使得每个进程都可以安全地执行其特定的任务。进程由正文段（包含执行指令）、用户数据段（存储进程运行时的数据）和系统数据段（包含如PCB这样的控制信息）组成。正文段是只读的，用户数据段用于处理进程数据，而系统数据段则包含进程控制块，即PCB。 PCB（Process Control Block）在Linux中表现为task_struct结构体，它存储了关于进程的所有关键信息，如进程的状态（如运行、就绪、阻塞等），上下文信息（包括寄存器状态、内存映射等），调度信息（优先级、时间片等）。task_struct结构体是进程的标识，当进程创建时创建，进程结束时销毁。理解PCB中的各个成员变量对于理解进程的管理和调度至关重要。 Linux的进程调度包括不同的调度方式，如抢占式调度和非抢占式调度，以及多种调度策略，如先来先服务（FCFS）、短进程优先（SPF）、时间片轮转等。调度依据通常包括进程的优先级、等待时间、CPU使用率等因素。schedule()函数是进程调度的核心，负责选择下一个要运行的进程并进行上下文切换。 在进程的生命周期中，do_fork()函数用于创建新的进程。这个函数会复制父进程的PCB，并为新进程分配资源，从而形成一个新的独立的进程实体。新进程与父进程之间的关系可以通过共享内存、信号量等方式进行通信和同步。 等待队列是Linux中处理阻塞进程的一种数据结构，当进程因为等待某些资源或事件而无法继续执行时，会被放入相应的等待队列，直到条件满足后才被唤醒。 本章内容涵盖了Linux操作系统中进程管理与调度的深度知识，对于理解操作系统内核的工作原理以及进行系统级编程具有重要意义。通过学习这些概念和机制，可以更好地设计和优化并发应用程序，提高系统的效率和响应性。