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在Linux系統(tǒng)中，進(jìn)程是執(zhí)行中的程序?qū)嵗?。每個(gè)進(jìn)程都有自己的一組資源，比如內(nèi)存地址空間、打開的文件、進(jìn)程ID等等。進(jìn)程是個(gè)非常重要的概念，在系統(tǒng)運(yùn)維、性能調(diào)優(yōu)等方面有著重要的作用。本文將從進(jìn)程的基礎(chǔ)概念、進(jìn)程的創(chuàng)建、進(jìn)程的管理等方面，一步步介紹Linux進(jìn)程，讓大家輕松理解。
一、進(jìn)程的基礎(chǔ)概念
在Linux系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程號(hào)（PID）和一個(gè)用戶 ID（UID）。進(jìn)程ID是由內(nèi)核分配的唯一標(biāo)識(shí)符，并在整個(gè)系統(tǒng)中唯一。UID 是指進(jìn)程所有者的用戶 ID。進(jìn)程不僅包含代碼、數(shù)據(jù)和堆棧等內(nèi)存空間，還包括其他資源，比如打開的文件、IPC通道等。
每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)父進(jìn)程（parent process），只有init進(jìn)程（即PID為1的進(jìn)程）沒有父進(jìn)程。子進(jìn)程（child process）是指一個(gè)進(jìn)程可以創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)新的進(jìn)程，這些新的進(jìn)程就是子進(jìn)程。每個(gè)進(jìn)程最多有一個(gè)父進(jìn)程，但可以有多個(gè)子進(jìn)程。因此，進(jìn)程之間形成了進(jìn)程樹（process tree）。
二、進(jìn)程的創(chuàng)建
進(jìn)程的創(chuàng)建通常來自于另一個(gè)進(jìn)程的fork系統(tǒng)調(diào)用。fork系統(tǒng)調(diào)用會(huì)將當(dāng)前進(jìn)程的副本創(chuàng)建出來，副本就是子進(jìn)程。子進(jìn)程在父進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)與父進(jìn)程完全相同，只有進(jìn)程ID不同。如果需要在子進(jìn)程中執(zhí)行新的命令，可以調(diào)用exec系統(tǒng)調(diào)用。當(dāng)子進(jìn)程執(zhí)行exec后，它所關(guān)聯(lián)的用戶 ID、環(huán)境變量、根目錄等都與父進(jìn)程不同。
進(jìn)程的創(chuàng)建也可以通過進(jìn)程間通信機(jī)制，如管道、共享內(nèi)存、信號(hào)量等來實(shí)現(xiàn)。在這種方式下，一個(gè)進(jìn)程可以直接創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程，而且可以同時(shí)共享一些資源。
三、進(jìn)程的管理
Linux系統(tǒng)提供了許多工具和命令來管理進(jìn)程，例如ps、top、kill等。
使用ps命令可以查看當(dāng)前系統(tǒng)中運(yùn)行的所有進(jìn)程。常用的參數(shù)有-a（顯示所有進(jìn)程）、-u（按用戶ID指定的用戶顯示進(jìn)程），以及-f（顯示進(jìn)程的詳細(xì)信息）。比如，可以使用“ps -aux|grep httpd”命令查看所有httpd服務(wù)進(jìn)程的詳細(xì)信息。
top命令可以動(dòng)態(tài)地查看進(jìn)程的狀態(tài)，包括CPU占用率、內(nèi)存使用情況、進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)等信息。
kill命令可用于結(jié)束一個(gè)進(jìn)程，其用法是“kill [signal] PID”，其中signal是信號(hào)名稱或者編號(hào)，例如9代表kill信號(hào)。如果進(jìn)程沒有被kill，則可以使用kill -9 PID來強(qiáng)制結(jié)束進(jìn)程。
除了以上命令，還可以使用其他命令和工具來管理進(jìn)程，例如pstree、atop等。
四、
進(jìn)程是Linux系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的概念，無論是運(yùn)維還是開發(fā)，了解進(jìn)程相關(guān)的知識(shí)都是必不可少的。本文從進(jìn)程基本概念、進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程管理等方面深入淺出地介紹了Linux進(jìn)程，希望對(duì)讀者有所幫助。
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Linux內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 進(jìn)程調(diào)度1: 基本概念
進(jìn)程大致可分為I/O密集型和 CPU密集型。
調(diào)度依據(jù) 動(dòng)態(tài)優(yōu)先雀旅級(jí) ，所謂動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)就是初始化時(shí)給出一個(gè)基礎(chǔ)優(yōu)先級(jí)，隨后優(yōu)先級(jí)可被調(diào)度程序動(dòng)態(tài)的增減。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程也獲得較長的時(shí)間片。I/O密集型通常被提升優(yōu)先級(jí)，而CPU密集型則被降低。
Linux系統(tǒng)有兩種獨(dú)立的優(yōu)先級(jí)范圍。之一種是 Nice 值，返回是，默認(rèn)值為0。數(shù)值越高優(yōu)先級(jí)越低。Nice值影響了時(shí)間片的分配。如果進(jìn)程擁有-20的Nice值，那么該進(jìn)程將被分配理論最長的時(shí)間片。Nice值是所有Unix系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先級(jí)。
Linux的第二種優(yōu)先級(jí)范圍是睜歲亂 實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí) 。這個(gè)優(yōu)先級(jí)的值是可配置的。通常來說范圍在。 所有實(shí)時(shí)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)都高于普通進(jìn)程 。(實(shí)時(shí)進(jìn)程是什么？)
時(shí)間片是一個(gè)數(shù)值，決定了進(jìn)程被搶占前可運(yùn)行的時(shí)間。必須為進(jìn)程分配合適長度的時(shí)間片。時(shí)間片太長會(huì)影響系統(tǒng)的交互性，時(shí)間片太短則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)花費(fèi)大量的時(shí)間用于進(jìn)程的切換。同時(shí)還要兼顧I/O密集型和 CPU密集型進(jìn)程的矛盾。因?yàn)镮/O密集型無需長時(shí)間片，卻渴望經(jīng)常運(yùn)行。而Linux卻提供了相對(duì)較長的默認(rèn)時(shí)間片——100毫秒。
注意到，進(jìn)程不必在每次被調(diào)度運(yùn)行后就花光自己所有的時(shí)間片。舉例來說，如果一個(gè)進(jìn)程擁有長達(dá)100毫秒的時(shí)間片，那么它可以在五個(gè)不同時(shí)段運(yùn)行，每次花費(fèi)20毫秒的時(shí)間片。這么做的好處是，一個(gè)擁有長時(shí)間片的進(jìn)程（盡管它本身不需要如此長的時(shí)間片），可以盡可能長時(shí)間的保持運(yùn)行狀態(tài)。而不會(huì)過早地被丟入等待調(diào)度的隊(duì)列中（稍后說到）。這就好比鍵盤驅(qū)動(dòng)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)方法。
當(dāng)某進(jìn)程的狀態(tài)變?yōu)門ASK_RUNNING的時(shí)候，內(nèi)核會(huì)檢查它的優(yōu)先級(jí)是否高于當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)。如果是，調(diào)度進(jìn)程就會(huì)使該進(jìn)程搶占CPU。另外，如果一個(gè)進(jìn)程的時(shí)間片變成0（意味著用盡了所有時(shí)間片，只能等待所有進(jìn)程時(shí)間片為0才會(huì)重新分配），調(diào)度進(jìn)程會(huì)被再次調(diào)用，選擇一個(gè)新的進(jìn)程運(yùn)行。
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