Linux进程生命周期详解:从僵尸到调度算法
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更新于2024-08-06
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"Linux进程生命周期-一种去除ecg中基线漂移和工频干扰的高效滤波方法"
在深入理解Linux系统中,进程是操作系统管理的基本执行单元。本资源主要探讨了Linux进程生命周期、进程控制块、僵尸进程、停止状态与作业控制、内存泄漏以及cpulimit原理等核心概念,并通过区分fork和vfork、介绍写时拷贝技术、Linux线程的本质以及孤儿进程的处理机制,全面解析了Linux进程和线程管理。
1. **Linux进程生命周期**:
- **创建**:进程通过系统调用fork或vfork创建,新进程获得父进程的副本。
- **运行**:进程获取CPU时间片执行代码。
- **退出**:进程执行完任务或收到信号后可以退出,此时可能变为僵尸状态。
- **停止**:通过发送SIGSTOP信号(如Ctrl+Z)可使进程暂停,SIGCONT信号可恢复进程执行。
- **僵尸状态**:进程退出但父进程未回收其资源时,进程成为僵尸,占用系统资源。
2. **进程控制块**:
- 每个进程都有一个PCB(Process Control Block),存储了进程的状态、优先级、内存分配等信息。
3. **僵尸进程**:
- 死掉的进程如果其父进程没有调用wait()或waitpid()回收资源,就会成为僵尸,浪费系统资源。
4. **停止状态与作业控制**:
- `SIGSTOP`信号使进程暂停,`SIGCONT`信号恢复进程运行,`fg`命令将后台进程置于前台。
5. **内存泄漏**:
- 程序运行期间持续增加的内存占用才是内存泄漏,进程结束时操作系统会回收其内存。
6. **cpulimit原理**:
- cpulimit工具限制进程的CPU使用率,通过监控和调整进程的nice值来实现。
7. **fork与vfork的区别**:
- fork创建的新进程拥有父进程的完整副本,两者独立运行。
- vfork创建的子进程与父进程共享数据空间,直到子进程执行exec或exit。
8. **写时拷贝技术**:
- 父子进程共享内存页,只有在尝试修改时才复制,有效减少内存开销。
9. **Linux线程的实现本质**:
- 线程(轻量级进程)在Linux中表现为内核中的task_struct结构,线程间通过共享内存实现通信。
10. **孤儿进程与SUBREAPER**:
- 若父进程先于子进程退出,子进程成为孤儿,被init进程接管。SUBREAPER机制允许指定进程成为孤儿进程的默认父进程。
11. **进程调度**:
- 包括不同调度策略、实时性、完全公平调度算法等,例如SCHED_RR、SCHED_FIFO等实时调度策略。
12. **Linux多核CPU、中断、软负载均衡**:
- Linux调度器负责在多核处理器上平衡任务,中断处理机处理硬件中断,软负载均衡确保任务均匀分布。
13. **cgroups调度算法**:
- cgroups(控制组)允许限制、记录和隔离进程组使用的物理资源,如CPU、内存。
14. **Linux非实时操作系统原因**:
- 虽然Linux支持实时性,但由于其调度策略和抢占机制,无法提供硬实时保障。
通过对这些知识点的深入学习,可以构建起对Linux系统内部运作的全面理解,对于系统管理和优化有着至关重要的作用。通过练习题的实践,能进一步巩固理论知识,提升实际操作能力。
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