Linux中的进程管理

Linux操作系统包括三种不同类型的进程
1.交互进程——经常与用户进行交互，需要花很多时间等待键盘鼠标（标准输入设备）的操作，当输入被接收时，必须很唤醒唤醒进程，否则用户认为系统的反应迟钝。典型的交互式进程有，shell终端，文本编辑器，图形应用程序等。
2.批处理进程——这种进程不必与用户进行交互，经常在后台运行，不必很快的响应。比如的编译程序，数据库搜索引擎及科学计算
3.实时进程——这些进程具有很强的调度需要。这样的进程绝对不会被低优先级的进程阻塞，他们应该有一个短的响应时间，跟重要的是这个响应时间应该有很小的变化。典型的实时程序有视频，音频应用程序，物理传感器收集数据的程序

linux进程调度算法中，将进程分为两中类型：I/O消耗性和cpu消耗性。交互性强的需要高优先级，交互性弱的则是低优先级。比如一个文本编辑器和一个编译程序在运行，文本编辑器是一个交互式程序，大部分时间都在等待I/O设备的输入，而编译程序则大部分时间在CPU上处理。为来提高响应速度，I/O消耗性的程序应该具有高优先级，这样才能提高他的交互性

linux系统采用抢占调用方式：当有更紧急的进程到来时，系统将剥夺当前进程的使用处理器去的权利，从而把处理分配给紧急的进程。
linux还采用时间片轮转的调度方式：进程的时间指的是进程在抢占前可以持续运行的时间。对于某个运行的进程，当时间片用完时，系统将停止他的运行，并将处理器分配给其他的进程。进程时间片的长短可根据优先级来独调度，进程不一定要一次运行完所有的时间片，可以在运行中途切换出去。

为了选择一个进程运行，linux调度程序必须考虑每个进程的优先级。有两种优先级：
静态优先级：这种优先级由用户赋给实时进程，范围为1-99，调度程序从不改变他。
动态优先级：这种优先级只应用于普通进程。实质上它是基本时间片（基本优先级）与当前时期内剩余剩余时间片总和，这种优先级只运用于普通的进程

schedule()函数用于实现进程的调度，它的作用是在运行队列链表中找到一个进程，然后把CPU分配给这个进程。每个cpu都有一个运行队列，当Linux内核要寻找一个新的进程在CPU上运行时，必须只考虑处于可运行状态的进程，（即在TASK_RUNNING状态的进程），因为扫描整个进程链表是相当低效的，所以引入了可运行状态进程的双向循环链表，也叫运行队列（runqueue）。该队列通过task_struct结构中的两个指针run_list链表来维持。队列的标志有两个：一个是“空进程”idle_task、一个是队列的长度。


内核为每个进程都分配来一个task_strut数据结构，称为进程控制块PCB(rpocess control block)

在进程控制块中有这样4项一个policy，priorite,counter,rt_priorite
policy（代表该进程的调度策略）
linux下有3中调度策略:
*******************
1.SCHED_FIFO:先进先出的实时调度策略。当调度程序将CPU指定给某个进程时，并将该进程放到运行队列的首位时，除非由更高的优先级进程，否则该进程将一直占用CPU
2.SCHED_RR:循环轮转调度策略。调度程序把CPU指定给某个进程，并将他放到运行队列尾，时间片运行完在选择其他的进程调度。这样保证同优先级公平竞争CPU
3.SCHED_NORMAL:普通的基于时间和等待时间，并动态的调整进程的优先级的一种调度策略。
*********************
priorite(代表进程的基本优先级)（分配给该进程的时间片）
rt_priorite（代表进程的实时优先级）
counter（代表时间片用完之前剩余的cpu时间的节拍）（该进程剩余的时间片）
  首先，linux会根据policy区分实时进程和普通进程，两者的调度策略不是同的，实时进程优先级应该高于普通进程。然后对于同一类型的不同进程，采用不同的标准来进行选择。  
  对于普通进程，linux采用动态优先调度，依据就是进程counter的大小，进程在创建时，优先级priority被赋予一个初值，一般在0-70之间，这个数字同时也是计数器counter的初值。priorite是分配给该进程的时间片，counter该进程剩余的时间片。当进程运行时，counter逐渐减少，当counter为零时对counter进行赋值，当一个普通进程的时间片用完时，并不是立即用priority对counter重新赋值，只用所有处于可运行状态的普通进程时间片都用完后，才用priority对counter赋值，这个普通进程才有再次被调用的机会。这样就相当于优先级在动态的变化。所以称为动态优先调度。
  对于实时进程，linux采用两中调度策略SCHED_FIFO和SCHED_RR。因为实时进程具有一种程度的紧迫性，所以衡量一个实时进程是否运行，linux具有一定的标准。实时进程中的counter只是用来表示该进程的剩余的时间片，并不作为是否值运行的衡量标准，这和普通进程是由区别的，上面我们看到，每个进程都由两个优先级，实时优先级就是来衡该进程的是否值得运行的衡量标准。
进程控制块中有一个进程状态


还有一点linux中某个进程的调度策略，优先级等是可以作为参数由用户自己决定的，具有相当的灵活性

linux定义了6种进程的状态
#define TASK_RUNNING 0 可执行状态（就绪态）
#define TASK_INTERRUPTIBLE(interruptible) 1可中断的睡眠状态（浅度睡眠）
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2不可中断的睡眠状态，（深度睡眠）
#define TASK_STOPPED 4挂机状态
#define TASK_ZOMBLE  8僵死状态
#define TASK_DEAD 16死亡状态
僵死状态是非常特殊的一种，他已经放弃了机会所有内存的空间，没有任何的可执行代码，也不可以被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集，除此之外，僵死进程不在占任何空间。比如进程调用一个exit函数后，进程并不是立即消失，而是留下一个僵死的进程的数据结构。


linux下的与进程的函数有：
创建进程：
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
pid_t fork();
pid_t vfork();

执行进程
#include<unistd.h>
void execl(const char* pathname, const char* arg, ......);
void execlp(const char* pathname, const char* arg, ......);
void execle(const char* pathname, const char* arg, ...., char* const envp[]);
void execv(const char* pathname, const char* const arg[]);
void execvp(const char* pathname, const char* const arg[]);
void execve(const char* pathname, const char* const arg[],char* const envp[]);

消亡进程
#include<stdlib.h>
void exit(int status);
void _exit(int status);
void abort();

等待进程
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int* status);
pid_t waitpid(pid_t pid, int* status, int options);
pid_t wait3(int* status, int options, strut rusage* rusage);
pid_t wait4(pid_t pid, int* status, int options, strut rusage* rusage);
pid_t wait(int status);


system函数
#include<stdlib.h>
int system(const char* cmdstring);

相关命令
ps---进程静态列表  -ef列出所有进程 -efH -以乔木状列出所有进程 -aux每个进程的详细信息
top---进程动态列表
kill--结束一个进程 PID -9立即强制结束一个进程
killall---结束多个给进程
halt---关闭系统
reboot--重启系统