深入解析Linux进程源代码

"Linux进程源代码分析 - 杨立峰的读书笔记" 这篇文档是对Linux操作系统中进程源代码的分析，作者杨立峰从操作系统的核心概念——进程出发，深入探讨了Linux内核对进程的管理机制。Linux作为开源操作系统，为开发者提供了研究其内部工作机制的便利。文章基于Linux 2.2.10版本的源代码进行分析。 1. 进程概述 文章首先介绍了进程的基本概念，引用UNIX术语，将正在运行的程序称为进程。然而，这个定义并不适用于所有情况，如#0（初始化进程）和#1（init进程）的生命期。进程可以分为活动和不活动两个层面，前者是系统中的活动实体，后者是依赖于处理器的静态实体。通过处理器的上下文切换，使得多个进程看似同时运行，形成并发执行的假象。 2. 进程的数据结构 Linux内核使用一系列数据结构来管理和跟踪进程。这些结构包括`task_struct`，它包含了描述进程状态、资源分配、调度信息等所有必要的元数据。`task_struct`是进程的核心表示，其中包含了进程ID、优先级、内存管理信息、文件系统状态等。此外，还有进程链表、等待队列等数据结构，用于管理进程的状态转换和同步。 3. 进程的创建 在Linux中，进程的创建通常通过`fork()`系统调用实现，它创建一个新的进程，新进程与父进程具有相同的内存映像和上下文。之后，`exec()`系统调用可以用来替换新进程的内存映像，加载新的程序执行。 4. 进程调度 Linux的调度策略是其性能的关键部分。早期的Linux 2.2.x版本使用的是简单轮转调度算法（RR，Round Robin），每个进程在时间片结束后会被强制暂停，让其他进程有机会执行。调度器会根据优先级和等待时间决定哪个进程应该获得CPU。调度过程涉及到从就绪队列中选择下一个进程，并进行上下文切换，保存当前进程的状态，恢复下一个进程的状态。 5. 进程间通信（IPC） Linux提供了多种进程间通信机制，如管道、信号量、消息队列、共享内存等，这些机制允许进程间交换数据、同步执行或协调任务。 6. 进程终止 进程可以通过正常退出（如`exit()`系统调用）、异常终止（如信号处理）或被父进程杀死等方式结束其生命周期。结束时，其资源会被释放，子进程可能会被孤儿化，由`init`进程接管。 通过对这些核心概念和机制的理解，开发者可以更好地理解Linux内核的工作原理，这对于系统优化、驱动开发、内核模块编写等工作至关重要。同时，这也是将Linux移植到其他硬件平台或应用于嵌入式系统的基础。