《liunx操作系統(tǒng)》課件12Linux內(nèi)核簡介-進(jìn)程簡介

1、Linux內(nèi)核簡介Huizhi Zhao概述Linux系統(tǒng)大致分成三層靠近硬件的底層是內(nèi)核，即Linux操作系統(tǒng)常駐內(nèi)存部分中間層是內(nèi)核之外的shell層，即操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序部分最高層是應(yīng)用層，即用戶程序部分 內(nèi)核內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)的主要部分，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等功能，為內(nèi)核外的所有程序提供運(yùn)行環(huán)境Linux采用單塊結(jié)構(gòu)，所有的內(nèi)核系統(tǒng)功能都包含在一個(gè)大型的內(nèi)核軟件中，支持動(dòng)態(tài)裝載和卸載模塊模塊機(jī)制可安裝模塊機(jī)制使在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以動(dòng)態(tài)的安裝和拆卸模塊，即經(jīng)過編譯但尚未連接的目標(biāo)文件用戶可以利用系統(tǒng)提供的插入模塊和移走模塊工具來裝卸可安裝模塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

2、或與設(shè)備驅(qū)動(dòng)緊密相關(guān)的部分（如文件系統(tǒng)）都是利用可安裝模塊實(shí)現(xiàn)查看模塊lsmod：模塊名稱/模塊大小/依賴該模塊的模塊個(gè)數(shù)/當(dāng)前依賴該模塊的模塊名稱內(nèi)核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)劃分為內(nèi)核和系統(tǒng)程序兩部分系統(tǒng)程序及其他所有程序都在內(nèi)核上運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)核心底層的硬件控制模塊負(fù)責(zé)處理中斷并與機(jī)器通訊進(jìn)程控制系統(tǒng)用于進(jìn)程管理、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信、進(jìn)程調(diào)度和內(nèi)存管理文件系統(tǒng)管理文件，分配文件空間內(nèi)存管理控制內(nèi)存分配與回收進(jìn)程管理多個(gè)用戶可以同時(shí)使用一個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)用戶可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)命令計(jì)算機(jī)資源（內(nèi)存、CPU等）以進(jìn)程為單位進(jìn)行管理進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程為了協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程對這些共享資

3、源的訪問，操作系統(tǒng)要跟蹤所有進(jìn)程的活動(dòng)及它們對系統(tǒng)資源的使用情況，實(shí)時(shí)對進(jìn)程和資源的動(dòng)態(tài)管理進(jìn)程模式系統(tǒng)進(jìn)程只運(yùn)行在內(nèi)核模式，執(zhí)行操作系統(tǒng)代碼，完成管理性工作用戶進(jìn)程通常在用戶模式，通過系統(tǒng)調(diào)用或出現(xiàn)中斷、異常進(jìn)入內(nèi)核模式進(jìn)程結(jié)構(gòu)Linux系統(tǒng)中的進(jìn)程具有一段可執(zhí)行的程序（文本區(qū)域）獨(dú)立的存儲(chǔ)空間（數(shù)據(jù)區(qū)域）專用的系統(tǒng)堆?？臻g（堆棧區(qū)域）私有的進(jìn)程控制塊（task_struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）task_strucutre結(jié)構(gòu)task_strucutre結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中有一個(gè)進(jìn)程向量數(shù)組task，元素為指向task_structure結(jié)構(gòu)的指針創(chuàng)建新進(jìn)程時(shí)，linux就從系統(tǒng)內(nèi)存分配一個(gè)task_struc

4、ture的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并把首地址加入task數(shù)組包含進(jìn)程狀態(tài)、調(diào)度信息、標(biāo)識符、內(nèi)部進(jìn)程通信、連接信息、時(shí)間和計(jì)時(shí)器、文件系統(tǒng)、虛擬內(nèi)存、處理器信息查看進(jìn)程動(dòng)態(tài)信息top查看時(shí)刻更新的運(yùn)行進(jìn)程列表，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中各個(gè)進(jìn)程的資源占用狀況Linux進(jìn)程基本狀態(tài)運(yùn)行態(tài)（running）：進(jìn)程正在運(yùn)行或準(zhǔn)備運(yùn)行可中斷等待態(tài)（interruptaible）：進(jìn)程等待一個(gè)時(shí)間的發(fā)生或某種系統(tǒng)資源，能夠被信號或中斷喚醒不可中斷等待態(tài)（uninterruptible）：不能被信號或中斷喚醒，只有所等待的資源得到滿足，才能被喚醒停止態(tài)（stopped）：接受一個(gè)信號，致使進(jìn)程停止僵死態(tài)（zombie）：進(jìn)程終止，

5、但控制結(jié)構(gòu)還保留Linux進(jìn)程狀態(tài)的變化運(yùn)行態(tài)查看進(jìn)程信息ps -eF查看進(jìn)程樹pstree進(jìn)程Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，內(nèi)核只建立了一個(gè)init進(jìn)程，剩下的所有進(jìn)程都是init進(jìn)程通過fork機(jī)制建立的當(dāng)進(jìn)程調(diào)用folk時(shí)，Linux在內(nèi)存中開辟出一片新的內(nèi)存空間給新的進(jìn)程，并將老的進(jìn)程空間中的內(nèi)容復(fù)制到新的空間中，此后兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行老進(jìn)程成為新進(jìn)程的父進(jìn)程(parent process)，而相應(yīng)的，新進(jìn)程就是老的進(jìn)程的子進(jìn)程(child process)調(diào)用腳本在shell腳本中調(diào)用另一個(gè)腳本的三種不同方法(fork, exec, source) fork直接在腳本里面用調(diào)用可執(zhí)行腳

6、本，運(yùn)行的時(shí)候打開一個(gè)子shell執(zhí)行調(diào)用的腳本，子shell執(zhí)行完畢后返回父shell. 子shell從父shell繼承export變量，但子shell中的變量不會(huì)帶回父shell調(diào)用腳本exec不新開一個(gè)子shell來執(zhí)行被調(diào)用的腳本，與父腳本在同一個(gè)shell內(nèi)執(zhí)行，但父腳本中exec行之后的內(nèi)容就不會(huì)再執(zhí)行了source不新開一個(gè)子shell來執(zhí)行被調(diào)用的腳本，而是在同一個(gè)shell中執(zhí)行，被調(diào)用的腳本中聲明的變量都可以在主腳本中得到和使用示例在script1中調(diào)用script2script2script1Folk調(diào)用結(jié)果Exec調(diào)用結(jié)果Source調(diào)用結(jié)果終止指定進(jìn)程kill 進(jìn)程號強(qiáng)行終止進(jìn)程：kill s 9 進(jìn)程號終止進(jìn)程終止終端線程進(jìn)程是資源管理的最小單位，線程是程序執(zhí)行的最小單位，一個(gè)進(jìn)程至少需要一個(gè)線程作為它的指令執(zhí)行體在一個(gè)進(jìn)程中可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的線程來執(zhí)行不同的任務(wù)，允許單個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建多個(gè)并行執(zhí)行的線程來完成各自的任務(wù)線程進(jìn)程管理資源（如cpu、內(nèi)存、文件等），將線程分配到某個(gè)cpu上執(zhí)行線程沒有單獨(dú)的地址空間（同一進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的地址空間）線程與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源線程多個(gè)線程彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小