Linux下3个特殊的进程

来源:互联网 发布:黑马程序员hadoop 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 19:48
Linux下有3个特殊的进程,idle进程(PID = 0), init进程(PID = 1)和kthreadd(PID = 2)


* idle进程由系统自动创建, 运行在内核态 
idle进程其pid=0,其前身是系统创建的第一个进程,也是唯一一个没有通过fork或者kernel_thread产生的进程。完成加载系统后,演变为进程调度、交换

* init进程由idle通过kernel_thread创建,在内核空间完成初始化后, 加载init程序, 并最终用户空间 

由0进程创建,完成系统的初始化. 是系统中所有其它用户进程的祖先进程 
Linux中的所有进程都是有init进程创建并运行的。首先Linux内核启动,然后在用户空间中启动init进程,再启动其他系统进程。在系统启动完成完成后,init将变为守护进程监视系统其他进程。

* kthreadd进程由idle通过kernel_thread创建,并始终运行在内核空间, 负责所有内核线程的调度和管理 

它的任务就是管理和调度其他内核线程kernel_thread, 会循环执行一个kthreadd的函数,该函数的作用就是运行kthread_create_list全局链表中维护的kthread, 当我们调用kernel_thread创建的内核线程会被加入到此链表中,因此所有的内核线程都是直接或者间接的以kthreadd为父进程 
我们下面就详解分析2号进程kthreadd

2号进程

内核初始化rest_init函数中,由进程 0 (swapper 进程)创建了两个process

init 进程 (pid = 1, ppid = 0)
kthreadd (pid = 2, ppid = 0)

所有其它的内核线程的ppid 都是 2,也就是说它们都是由kthreadd thread创建的

所有的内核线程在大部分时间里都处于阻塞状态(TASK_INTERRUPTIBLE)只有在系统满足进程需要的某种资源的情况下才会运行

它的任务就是管理和调度其他内核线程kernel_thread, 会循环执行一个kthreadd的函数,该函数的作用就是运行kthread_create_list全局链表中维护的kthread, 当我们调用kernel_thread创建的内核线程会被加入到此链表中,因此所有的内核线程都是直接或者间接的以kthreadd为父进程

2号进程的创建

在rest_init函数中创建2号进程的代码如下

pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);rcu_read_lock();kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);rcu_read_unlock();complete(&kthreadd_done);

2号进程的事件循环

int kthreadd(void *unused){    struct task_struct *tsk = current;    /* Setup a clean context for our children to inherit. */    set_task_comm(tsk, "kthreadd");    ignore_signals(tsk);    set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpu_all_mask);            //  允许kthreadd在任意CPU上运行    set_mems_allowed(node_states[N_MEMORY]);    current->flags |= PF_NOFREEZE;    for (;;) {            /*  首先将线程状态设置为 TASK_INTERRUPTIBLE, 如果当前            没有要创建的线程则主动放弃 CPU 完成调度.此进程变为阻塞态*/            set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);            if (list_empty(&kthread_create_list))  //  没有需要创建的内核线程                    schedule();                                 //   什么也不做, 执行一次调度, 让出CPU             /*  运行到此表示 kthreadd 线程被唤醒(就是我们当前)            设置进程运行状态为 TASK_RUNNING */            __set_current_state(TASK_RUNNING);            spin_lock(&kthread_create_lock);   //  加锁,            while (!list_empty(&kthread_create_list)) {                    struct kthread_create_info *create;                    /*  从链表中取得 kthread_create_info 结构的地址,在上文中已经完成插入操作(将                    kthread_create_info 结构中的 list 成员加到链表中,此时根据成员 list 的偏移获得 create)  */                    create = list_entry(kthread_create_list.next,struct kthread_create_info, list);                    /* 完成穿件后将其从链表中删除 */                    list_del_init(&create->list);                    /* 完成真正线程的创建 */                    spin_unlock(&kthread_create_lock);                      create_kthread(create);                    spin_lock(&kthread_create_lock);            }            spin_unlock(&kthread_create_lock);    }    return 0;}
 kthreadd的核心是一for和while循环体。

在for循环中,如果发现kthread_create_list是一空链表,则调用schedule调度函数,因为此前已经将该进程的状态设置为TASK_INTERRUPTIBLE,所以schedule的调用将会使当前进程进入睡眠。

如果kthread_create_list不为空,则进入while循环,在该循环体中会遍历该kthread_create_list列表,对于该列表上的每一个entry,都会得到对应的类型为struct kthread_create_info的节点的指针create.

然后函数在kthread_create_list中删除create对应的列表entry,接下来以create指针为参数调用create_kthread(create).

create_kthread的过程如下

static void create_kthread(struct kthread_create_info *create){    int pid;#ifdef CONFIG_NUMA    current->pref_node_fork = create->node;#endif    /* We want our own signal handler (we take no signals by default).     其实就是调用首先构造一个假的上下文执行环境,最后调用 do_fork()    返回进程 id, 创建后的线程执行 kthread 函数    */    pid = kernel_thread(kthread, create, CLONE_FS | CLONE_FILES | SIGCHLD);    if (pid < 0) {            /* If user was SIGKILLed, I release the structure. */            struct completion *done = xchg(&create->done, NULL);            if (!done) {                    kfree(create);                    return;            }            create->result = ERR_PTR(pid);            complete(done);    }}

在create_kthread()函数中,会调用kernel_thread来生成一个新的进程,该进程的内核函数为kthread,调用参数为

pid = kernel_thread(kthread, create, CLONE_FS | CLONE_FILES | SIGCHLD);
1
1
我们可以看到,创建的内核线程执行的事件kthread

此时回到 kthreadd thread,它在完成了进程的创建后继续循环,检查 kthread_create_list 链表,如果为空,则 kthreadd 内核线程昏睡过去

那么我们现在回想我们的操作 
我们在内核中通过kernel_create或者其他方式创建一个内核线程, 然后kthreadd内核线程被唤醒, 来执行内核线程创建的真正工作,于是这里有三个线程

kthreadd已经光荣完成使命(接手执行真正的创建工作),睡眠

唤醒kthreadd的线程由于新创建的线程还没有创建完毕而继续睡眠 (在 kthread_create函数中)

新创建的线程已经正在运行kthread,但是由于还有其它工作没有做所以还没有最终创建完成.

新创建的内核线程kthread函数

static int kthread(void *_create){    /* Copy data: it's on kthread's stack      create 指向 kthread_create_info 中的 kthread_create_info */    struct kthread_create_info *create = _create;     /*  新的线程创建完毕后执行的函数 */    int (*threadfn)(void *data) = create->threadfn;    /*  新的线程执行的参数  */    void *data = create->data;    struct completion *done;    struct kthread self;    int ret;    self.flags = 0;    self.data = data;    init_completion(&self.exited);    init_completion(&self.parked);    current->vfork_done = &self.exited;    /* If user was SIGKILLed, I release the structure. */    done = xchg(&create->done, NULL);    if (!done) {            kfree(create);            do_exit(-EINTR);    }    /* OK, tell user we're spawned, wait for stop or wakeup     设置运行状态为 TASK_UNINTERRUPTIBLE  */    __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);     /*  current 表示当前新创建的 thread 的 task_struct 结构  */    create->result = current;    complete(done);    /*  至此线程创建完毕 ,  执行任务切换,让出 CPU  */    schedule();    ret = -EINTR;    if (!test_bit(KTHREAD_SHOULD_STOP, &self.flags)) {            __kthread_parkme(&self);            ret = threadfn(data);    }    /* we can't just return, we must preserve "self" on stack */    do_exit(ret);}

线程创建完毕:

创建新 thread 的进程恢复运行 kthread_create() 并且返回新创建线程的任务描述符 
新创建的线程由于执行了 schedule() 调度,此时并没有执行.

直到我们使用wake_up_process(p);唤醒新创建的线程

线程被唤醒后, 会接着执行threadfn(data)

总结


kthreadd进程由idle通过kernel_thread创建,并始终运行在内核空间, 负责所有内核线程的调度和管理,它的任务就是管理和调度其他内核线程kernel_thread, 会循环执行一个kthreadd的函数,该函数的作用就是运行kthread_create_list全局链表中维护的kthread, 当我们调用kernel_thread创建的内核线程会被加入到此链表中,因此所有的内核线程都是直接或者间接的以kthreadd为父进程

我们在内核中通过kernel_create或者其他方式创建一个内核线程, 然后kthreadd内核线程被唤醒, 来执行内核线程创建的真正工作,新的线程将执行kthread函数, 完成创建工作,创建完毕后让出CPU,因此新的内核线程不会立刻运行.需要手工 wake up, 被唤醒后将执行自己的真正工作函数

  • 任何一个内核线程入口都是 kthread()

  • 通过 kthread_create() 创建的内核线程不会立刻运行.需要手工 wake up.

  • 通过 kthread_create() 创建的内核线程有可能不会执行相应线程函数threadfn而直接退出



0 0
原创粉丝点击