《LINUX實操：關于Linux進程管理》要點：
本文介紹了LINUX實操：關于Linux進程管理，希望對您有用。如果有疑問，可以聯系我們。

進程的引入

當計算機在引入多道程序時,出現了臨界資源競爭的情況,為了刻畫和辦理程序間的這種制約關系,提出了進程的概念,用以改善資源的利用率,提高程序的吞吐量.

進程控制塊PCB

• linux系統的所有進程控制塊都是通過結構體指針數組形式的數據結構來表現的(每個PCB塊大約有1kb)：

/*全局變量nr_task動態記錄進程數*/
struct task_sturct *task[NR_TASK]={&init_task};

運行狀態進程的PCB同樣用結構體指針數組表現:

current_set[];

• task_struct結構體定義：

struct task_struct{
    ...
    unsigned short uid;
    int pid;
    ...
    volatile long state;
    long prority;
    unsigned long rt_protity;
    long counter;
    unsigned long policy;
    ...
    struct task_struct *next_task, *prev_task;
    struct task_struct *next_run, *prev_run;
    struct task+struct *p_opptr, *pptr, *p_cptr, *pysptr, *p_ptr;
    ...
};

數據成員說明：
uid：用戶標識；
pid：進程標識；
state：進程狀態標識；
1)可運行狀態
2)可中斷阻塞狀態
3)弗成中斷阻塞狀態
4)僵死狀態
5)暫停狀態
6)交換狀態
protity：進程優先級；
counter：優先級計數器,用于進程輪轉調度算法；
policy：進程調度策略；
next_task,prev_task：PCB雙向鏈表指針；
p_opptr ...：指明進程家族間的關系,分別為祖父進程,父進程,子進程,以及新老進程指針；

進程屬性

• 進程ID：PID,進程唯一標記符；
• 父進程ID：PPID；
• 啟動進程的用戶ID：UID；
• 所歸屬的組ID：GID；
• 進程執行的優先級；
• 進程連接終端

優先級問題

謙讓度：標識進程之間資源競爭能力,高謙讓度的進程,資源競爭能力弱.負值或0表示最高優先級,對其他進程不謙讓.謙讓度的值一般為：-20～19；當前硬件發展速度非常快,一般我們是不設置進程優先級的,除非有進程失控而瘋狂的搶占資源；

在創建進程時,nice可以為進程設置謙讓值,但進程優先級的值為父進程shell優先級的值與nice所指定的謙讓度相加的成果.即,利用nice指定的值是一個增量,而不是優先級的絕對值.

運行 a.out 法式,并為它指定謙讓度增量為5：

    nice -n 5 a.out &

利用renice來變動謙讓度：

    renice 謙讓度 PID

進程調度算法簡介

法式使用cpu的三種模式：I／O密集型、計算密集型和平衡型.對于I／O密集型法式,響應時間非常重要,響應時間不及時,和可能丟失數據；對于計算密集型法式,cpu的周轉時間非常重要；對于平衡型法式,協調響應和cpu周轉的工作最重要.

進程周轉時間：期待進入內存的時間,在就緒隊列中期待的時間,在 CPU中執行的時間和I/O操作的時間的總和.

FCFS算法

FCFS(frist come first serve),也叫FIFO算法,先來先執行.短任務執行可能會異常慢,因為前面的進程可能占用很長時間,造成平均響應時間過長.

時間片輪轉算法

目的是改善短程序響應時間長的問題.辦法是周期性的對進程進行切換.該算法最關鍵的時間片的選擇,時間片過長和FIFO算法區別不大,時間片過短,進程頻繁切換的開銷大于執行程序的開銷,系統效率降低.

STCF算法

STCF算法全稱：short time to complete frist.核心是每個進程都有優先級,短進程的優先級要高于長進程的優先級.STCF算法分為：非搶占式和搶占式兩類.非搶占式便是讓已經在cpu上運行的程序執行到結束或者阻塞,然后在就緒隊列中選擇執行時間最短的程序來執行.而搶占式是,每當有新進程進入就緒隊列時,都會去判斷當前運行進程和新進程的執行時間長短,選擇執行時間短的進程運行,及永遠保證cpu運行的是所有進程中執行時間最短的進程.該算法有個非常明顯的缺點：長任務進程無法執行.還有該算法的關鍵點是如何預測進程所需的執行時間.

優先級調度算法

辦理了STCF算法中長任務進程饑餓的問題,而暴露出的短任務會饑餓的問題,可以通過動態調整優先級來辦理.實際上動態調整優先級(稱為權值)+ 時間片輪轉的策略正是Linux系統進程調度的策略之一的分時調度策略,調度過程如下：

(1) 創建任務指定采用分時調度策略,指定優先級nice的值(-20～19)
(2) 依據nice的值確定在cpu上的執行時間
(3) 如果沒有等待資源,則將該任務加入就緒隊列中
(4) 調度程序遍歷就緒隊列,通過對動態優先級的計算,選擇計算結果最
大的去執行.當時間片用完時或進程主動放棄cpu時,該任務就重新放回就
緒隊列隊尾或等待隊列中.
(5) 調度程序重新依照(4)的方式調度進程.
(6) 當調度程序發現所有就緒隊列中的進程的權值都不大于0時,重復(2)
的過程

現代OS通常都會采用混合調度算法.如：將不同的進程分為幾個大類,每個大類有不同的優先級,不同大類的進程調度取決于大類的優先級,同一個大類的進程調度采用時間片輪轉算法來實現.

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