任督二脉之进程管理（1）

进程生命周期，进程生命周期建立、退出、中止，以及僵尸进程是什么意思。

1、进程的定义

进程--线程。进程是资源分配单位；搞清楚进程就是搞清楚进程资源状况。进程控制块PCB是OS的通用叫法。task_struct结构体描述进程的资源状况。以下图所属：

1）*mm描述内存资源

2）*fs：文件系统资源

3）文件资源：注意与fs的区别，打开文件的fd数组fd_array记录打开文件的fd

4）*signal：该进程的信号处理函数（用户理解为多态）

5）pid：数量有限

节选自《linux操做系统原理与应用》：

   传统上，这样的数据结构(task_struct)叫作进程控制块PCB。linux中PCB是一个至关庞大的结构体，其域多达80多项，它的全部域按其功能可分为如下几类：

• 状态信息 描述进程的动态变化
• 连接信息 描述进程的父子关系
• 各类标识符 用简单数字对进程进行标识
• 进程间通讯信息 描述多个进程在同一任务 上的协做工做
• 时间和定时器信息 描述进程在生命周期内使用CPU时间的统计、计费等信息
• 调度信息 描述进程优先级、调度策略等信息
• 文件系统信息 对进程使用文件状况进行记录
• 虚拟内存信息 描述每一个进程拥有的地址空间
• 处理器环境信息 描述进程的执行环境（处理器的寄存器及堆栈等）

2、pid

1）pid数量有限，因此不能无限建立进程：32位-32768  64位-131072

2）fork炸弹的原理

改写一下代码

1 :() #函数定义
2 {
3     :|:&  #调用本身，而后|管道，管道里面也递归调用：建立进程，而后&后台执行
4 }
5 ;  #函数结束
6 :  #调用本身

|是管道，&是后台执行。

一直在建立进程，把pid耗尽，kill、killall等命令也要建立一个进程执行，可是pid已经耗尽，没法执行，用户感受系统死掉。

 3、task_struct管理

1）造成链表：最方便，可是进程之间的关系是树型关系，父子进程关系，pstree命令能够查看，因此也能够用树。

zsh@zsh-vm:~$ pstree
systemd─┬─ModemManager─┬─{gdbus}
        │              └─{gmain}
        ├─NetworkManager─┬─dhclient
        │                ├─dnsmasq
        │                ├─{gdbus}
        │                └─{gmain}
        ├─VGAuthService
        ├─accounts-daemon─┬─{gdbus}
        │                 └─{gmain}
        ├─acpid

 

2）造成树：这样能够反应进程之间的关系，找父子关系比较简单，可是有时候须要检索一个进程的pid，好比 kill -2 8934，这种状况下树检索比较慢了。使用哈希能够快速查找

3）造成哈希

总结：快速遍历使用链表，想查找父子进程用树，想经过pid快速查找进程用哈希。因此linux里面这三种数据结构都有，使得各类场景快速达到目的，以空间换时间。

 

4、进程生命周期

1）就绪态：fork出来就是就绪态，linux里面就绪和运行的状态标志是同样的

2）运行态：linux里面就绪和运行的状态标志是同样的，时间片用完或者被抢占进入就绪态

3）睡眠态：等资源就进入睡眠态，等到资源就进入就绪态

4）僵尸态：进程死掉先成为僵尸，用于描述task_struct及成员尚未消失，可是进程占用的资源已经消失；须要父进程wait4（waitpid等）等待僵尸才消失（父进程清理子进程）。因此僵尸状态是很短的。

僵尸态的缘由是父进程能够获取子进程的退出码exit_code，即退出缘由。

例子：杀死子进程，观察父进程能监控到子进程死亡缘由。

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/wait.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <unistd.h>
 5 
 6 int main()
 7 {
 8     pid_t pid, wait_pid;
 9     int status;
10     
11     pid = fork();
12     
13     if(pid == -1)
14     {
15         perror("Cannot create new process");
16         exit(1);
17     } else if (pid == 0)
18     {
19         printf("child process id: %ld\n", (long)getpid());
20         pause();
21         _exit(0);
22     } else 
23     {
24         #if 0 /* define 1 to make child always a zombie */
25         printf("ppid: %d\n", getpid());
26         while(1);
27         #endif
28         do
29         {
30             wait_pid = waitpid(pid, &status, WUNTRACED | WCONTINUED);
31             
32             if(wait_pid == -1)
33             {
34                 perror("cannot using waitpid function");
35                 exit(1);
36             }
37             
38             if(WIFEXITED(status))
39             {
40                 printf("child process exits, status = %d\n", WEXITSTATUS(status));
41             }
42             
43             if(WIFSIGNALED(status))
44             {
45                 printf("child process is killed by signal %d\n", WTERMSIG(status));
46             }
47             
48             if(WIFSTOPPED(status))
49             {
50                 printf("child process is stopped by signal %d\n", WSTOPSIG(status));
51             }
52             
53             if(WIFCONTINUED(status))
54             {
55                 printf("child process resume running...\n");
56             }
57             
58         }while(!WIFEXITED(status) && !WIFSIGNALED(status));
59         
60         exit(0);
61     }
62 }

View Code

kill -9 pid是杀不死僵尸进程的，由于僵尸进程已经死掉了。父进程一直不清理僵尸进程，能够经过杀死僵尸进程的父进程来清理。

僵尸进程的资源已经释放，因此不会形成内存泄漏。

工程中观察进程是否内存泄漏：多点连续采样法。震荡收敛没有泄漏，震荡发散（上升）是内存泄漏。

僵尸太多也很差，占用pid。

5）中止态：人为中止进程，发送中止信号：1）ctrl+z，做业控制（JC），发送contine信号继续运行（fg\bg）,kill发送信号等；2）GDB调试;

cpulimit工具控制进程的cpu利用率：cpulimit -l 20 -p pid , 20为容许的cpu利用率，实际结果不会那么精

确。

 

5、 fork

1）先看一个例子，fork叉子

结果为打印6个（1*2+2*2）：

 

2）fork返回值：子进程返回0，父进程返回子进程的pid。

运行结果：

 父子进程哪一个先跑默认不肯定，可是有内核可调试开关/proc，倾向于让子进程先跑。

3）子死父清场：linux里面老是白发人送黑发人

4）深度睡眠：必须等到资源才能醒，不响应信号，因此kill -9也杀不死。why?major page fault，代码段命运命中，还在硬盘，进程就进入深度睡眠，若是响应信号，那么信号处理函数有可能也在硬盘，没有载入内存，再次发生page fault，嵌套。中断响应吗？中断是正在执行被中断，已经睡眠了，怎么中断。

时钟中断也不能够唤醒。

浅度睡眠：资源来了醒，信号来了也能够醒。时钟中断能够唤醒。

 睡眠是内核调用进入，驱动也能够。用户态不能够直接调用睡眠。

答疑：getppid()获取父进程的pid。

书籍：operating system three piecies 全英文

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