Linux进程管理实验[归纳].pdf

在Linux操作系统中，进程管理是核心功能之一，它涉及到系统的调度、资源分配以及进程间的交互。本实验主要关注Linux进程管理的几个关键方面，包括进程状态、进程控制块（PCB）以及Fork函数的实现。 Linux系统中的进程分为两类：普通用户进程和系统进程。用户进程可以在用户空间运行，也可以通过系统调用进入内核空间；而内核进程只能在内核空间运行。在i386架构的Linux系统中，每个进程由进程控制块、系统堆栈、用户堆栈、程序代码和数据段组成。每个用户进程拥有两个堆栈，一个用于用户空间，另一个用于系统空间。 Linux进程的状态可以用进程控制块（PCB）的`state`域来记录，主要包括： 1. 就绪状态（TASK_RUNNING）：进程已准备好执行，位于就绪队列。 2. 运行状态（TASK_RUNNING）：进程正在CPU上执行。 3. 可中断等待状态（TASK_INTERRUPTIBLE）：进程等待资源，可以被信号唤醒。 4. 不可中断等待状态（TASK_UNINTERRUPTIBLE）：只有特定资源可用时，进程才能被唤醒。 5. 停止状态（TASK_STOPPED）：收到SIGSTOP信号后进入此状态，SIGCONT信号可使其恢复。 6. 终止状态（TASK_ZOMBIE）：进程已结束，但其进程控制块尚未被回收。 进程控制块（task_struct）是一个重要的数据结构，包含了进程的各类信息，如状态、调度信息、标识、通信信息、文件使用情况、内存映射、计时器以及处理器相关信息等。 Fork函数是创建新进程的关键。当父进程调用fork()时，系统会复制当前进程的PCB，形成一个新的子进程。子进程与父进程共享大部分资源，但拥有独立的进程ID和堆栈。在父进程中，fork()返回子进程ID；而在子进程中，fork()返回0。这样，父子进程可以根据返回值判断自身身份并进行后续操作。 实验步骤包括使用Bochs模拟器观测Linux0.11下的PCB结构，查看`sched.h`头文件中`struct task_struct`的定义，分析其中的变量如`state`、`counter`、`priority`和`signal`等，以理解进程状态转换和调度机制。 通过这个实验，参与者将深入理解Linux进程的生命周期、状态转换、PCB的结构以及Fork函数的工作原理，这些都是软件开发中理解和调试多线程程序的基础。熟悉这些概念有助于提升在Linux环境下的软件开发和系统管理能力。