了解Linux的进程与线程Word格式.doc

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进程状态

Linux进程的状态比较容易理解，值得注意的是UNINTERRUPTIBLE及ZOMBIE

TASK_RUNNING

TASK_INTERRUPTIBLE

TASK_UNINTERRUPTIBLE此时进程不接收信号，这就是为什么有时候kill一个繁忙的进程没有响应。

TASK_ZOMBIE我们经常kill-9pid之后运行ps会发现被kill的进程仍然存在，状态为zombie。

zombie的进程实际上已经结束，占用的资源也已经释放，仅由于kernel的相关进程描述符还未释放。

TASK_STOPPED

Kernelspaceanduserspace

Kernelspace是供内核，设备驱动运行的内存区域。

userspace是供普通应用程序运行的区域。

每一个进程都运行在自己的虚拟内存区域，不能访问其他进程的内存空间。

普通进程不能访问kernelspace,只能通过系统调用来间接进行。

当系统内存比较紧张时，非当前运行进程userspace可能会被swap到磁盘。

使用命令pmap-x<

pid>

可以查看进程的内存占用信息；

lsof-a-p<

可以查看一个进程打开的文件信息。

ps-Lf<

可以查看进程的线程数。

另外procfs也是一个分析进程结构的好地方。

procfs是一个虚拟的文件系统，它把系统中正在运行的进程都显现在/proc/<

目录下。

进程创建

进程创建通常调用fork实现。

创建后子进程和父进程指向同一内存区域，仅当子进程有write发生时候，才会把改动的区域copy到子进程新的地址空间，这就是copy-on-write技术，它极大的提高了创建进程的速度。

Linux的线程实现

Linux线程是通过进程来实现。

Linuxkernel为进程创建提供一个clone（）系统调用，clone的参数包括如CLONE_VM,CLONE_FILES,CLONE_SIGHAND等。

通过clone（）的参数，新创建的进程，也称为LWP（Lightweightprocess）与父进程共享内存空间，文件句柄，信号处理等，从而达到创建线程相同的目的。

Linux2.6的线程库叫NPTL（NativePOSIXThreadLibrary）。

POSIXthread（pthread）是一个编程规范，通过此规范开发的多线程程序具有良好的跨平台特性。

尽管是基于进程的实现，但新版的NPTL创建线程的效率非常高。

一些测试显示，基于NPTL的内核创建10万个线程只需要2秒，而没有NPTL支持的内核则需要长达15分钟。

在Linux2.6之前，Linuxkernel并没有真正的thread支持，一些threadlibrary都是在clone（）基础上的一些基于userspace的封装，因此通常在信号处理、进程调度（每个进程需要一个额外的调度线程）及多线程之间同步共享资源等方面存在一定问题。

为了解决这些问题，当年IBM曾经开发一套NGPT（NextGenerationPOSIXThreads）,效率比LinuxThreads有明显改进，但由于NPTL的推出，NGPT也完成了相关的历史使命并停止了开发。

NPTL的实现是在kernel增加了futex（fastuserspacemutex）支持用于处理线程之间的sleep与wake。

futex是一种高效的对共享资源互斥访问的算法。

kernel在里面起仲裁作用，但通常都由进程自行完成。

NPTL是一个1×

1的线程模型，即一个线程对于一个操作系统的调度进程，优点是非常简单。

而其他一些操作系统比如Solaris则是MxN的，M对应创建的线程数，N对应操作系统可以运行的实体。

（N<

M），优点是线程切换快，但实现稍复杂。

信号

进程接收信号有两种：

同步和异步。

同步信号比如SEGILL（非法访问）,SIGSEGV（segmentationfault）等。

发生此类信号之后，系统会立即转到内核陷阱处理程序，因此同步信号也称为陷阱。

异步信号如kill,lwp_kill,sigsend等调用产生的都是，异步信号也称为中断。

kill<

调用的是SIGTERM,此信号可以被捕获和忽略。

kill-9<

调用的是SIGKILL,杀掉进程，不能被捕获和忽略。

SIGHUP是在终端被断开时候调用，如果信号没有被处理，进程会终止。

这就是为什么突然断网刚通过远程终端启动的进程都终止的原因。

防止的方法是在启动的命令前加上nohup命令来忽略SIGHUP信号。

如nohup./startup.sh&

很多应用程序通常捕获SIGHUP用来实现一些自定义特性，比如通过控制台传递信号让正在运行的程序重新加载配置文件，避免重启带来的停止服务的副作用。

可惜的是，在JAVA中没法直接使用这一功能，SUNJVM没有官方的signal支持，尽管它已经可以实现，详情可参看SingalsandJava.

另外有个有趣的现象是zombie状态的进程kill/kill-9都没有任何作用，这是由于进程本身已经不存在，所以没有相应的进程来处理signal,zombie状态的进程只是kernel中的进程描述符及相关数据结构没有释放，但进程实体已经不存在了。

关于僵尸进程，也可参看下酷壳上的这篇Linux的僵尸（zombie）进程，从程序的角度解释了相关原理。