Linux原理起步：进程

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    Linux原理的学习，我打算由浅入深，从上之下，也就是先了解个大概再逐个深入。先了解一下Linux的进程先。

    一、Linux进程上下文

    Linux进程上下文，我理解就是进程组成元素的集合。包括进程描述符tast_struct，正文段，数据段，栈，寄存器内容，页表等。

    1）tast_struct

    它是一种数据结构，存储着进程的描述信息，例如pid，uid，状态，信号项，打开文件表等。是进程管理和调度的重要依据。

    2）用户栈和核心栈

    顾名思义，用户栈是进程运行在用户态使用的栈，含有用户态执行时候函数调用的参数，局部变量等；核心栈是该进程运行在核心态下用的栈，保存调用系统函数所用的参数和调用序列。这两个栈的指针都保存在tast_struct结构中。

    3）寄存器

    保存程序计数器，状态字，通用寄存器，栈指针。

    4）页表

    线性地址到物理地址的映射

    5）正文段，数据段。

    二、Linux进程的状态

    Linux中进程共有5个状态：就绪，可中断睡眠，不可中断睡眠，暂停，僵死。也就是说，linux不区分就绪和运行，它们统一叫做就绪态。进程所处的状态记录在tast_struct中。

    三、进程的控制

    1）进程树的形成

    计算机启动后，BIOS从磁盘引导扇区加载系统引导程序，它将Linux系统装入内存，并跳到内核处执行，Linux内核就执行初始化工作：初始化硬件、初始化内部数据结构、建立进程0。进程0创建进程1，进程1是以后所有创建的进程的祖先，它负责初始化所有的用户进程。进程1创建shell进程，shell进程显示提示符，等待命令的输入。

    2）进程的创建

    任何一个用户进程的创建都是由现有的一个进程完成的，进程的创建要经过fork和exec两个过程。Fork是为新进程分配相应的数据结构，并将父进程的相应上下文信息复制过来。Exec是将可执行文件的正文和数据转入内存覆盖它原来的（从父进程复制过来的），并开始执行正文段。

    3）进程的终止

    系统调用exit()就可自我终结，exit释放除了tast_struct以外的所有上下文，父进程收到子进程终结的消息后，释放子进程的tast_struct。

    4）进程的调度

    进程的调度是由schedule()完成的，一种情况是，当处理机从核心态向用户态转换之前，它会检查调度标志是否为1，如果是1，则运行schedule()，执行进程的调度。另一种情况是进程自动放弃处理机，时候进行进程调度。

    进程的调度过程分为两步，首先利用相关策略选择要执行的进程，然后进行上下文的切换。

    四、进程的通信

    进程的通信策略主要有，消息，管道，消息队列，共享存储区和信号量。

    1）信息

    消息机制主要是用来传递进程间的软中断信号，通知对方发生了异步事件。发送进程将信号（约定好的符号）发送到目标进程的tast_struct中的信号项，接收进程看到有消息后就调用相应的处理程序，注意，处理程序必须到进程执行时候才能执行，不能立即响应。

    2）管道

    我理解就是两个进程使用告诉缓冲区中的一个队列（每两个进程一个），发送进程将数据发送到管道入口，接收进程从管道出口读数据。

    3）消息队列

    消息队列是操作系统维护的一个个消息链表，发送进程根据消息标识符将消息添加到制定队列中，接收进程从中读取消息。

    4）共享存储区

    在内存中开辟一个区域，是个进程共享的，也就是说进程可以把它附加到自己的地址空间中，对此区域中的数据进行操作。

    5）信号量

    控制进程的同步。

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