《Linux核心設計與實作》讀書筆記（三）- Linux的程序

程序是所有作業系統的核心概念，同樣在linux上也不例外。

主要内容：

程序和線程

程序的生命周期

程序的建立

程序的終止

程序和線程是程式運作時狀态，是動态變化的，程序和線程的管理操作(比如，建立，銷毀等)都是有核心來實作的。

Linux中的程序于Windows相比是很輕量級的，而且不嚴格區分程序和線程，線程不過是一種特殊的程序。

是以下面隻讨論程序，隻有當線程與程序存在不一樣的地方時才提一下線程。

程序提供2種虛拟機制：虛拟處理器和虛拟記憶體

每個程序有獨立的虛拟處理器和虛拟記憶體，

每個線程有獨立的虛拟處理器，同一個程序内的線程有可能會共享虛拟記憶體。

核心中程序的資訊主要儲存在task_struct中(include/linux/sched.h)

程序辨別PID和線程辨別TID對于同一個程序或線程來說都是相等的。

Linux中可以用ps指令檢視所有程序的資訊：

程序的各個狀态之間的轉化構成了程序的整個生命周期。

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Linux中建立程序與其他系統有個主要差別，Linux中建立程序分2步：fork()和exec()。

fork: 通過拷貝目前程序建立一個子程序

exec: 讀取可執行檔案，将其載入到記憶體中運作

建立的流程：

調用dup_task_struct()為新程序配置設定核心棧，task_struct等，其中的内容與父程序相同。

check新程序(程序數目是否超出上限等)

清理新程序的資訊(比如PID置0等)，使之與父程序差別開。

新程序狀态置為 TASK_UNINTERRUPTIBLE

更新task_struct的flags成員。

調用alloc_pid()為新程序配置設定一個有效的PID

根據clone()的參數标志，拷貝或共享相應的資訊

做一些掃尾工作并傳回新程序指針

建立程序的fork()函數實際上最終是調用clone()函數。

建立線程和程序的步驟一樣，隻是最終傳給clone()函數的參數不同。

比如，通過一個普通的fork來建立程序，相當于：clone(SIGCHLD, 0)

建立一個和父程序共享位址空間，檔案系統資源，檔案描述符和信号處理程式的程序，即一個線程：clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND, 0)

在核心中建立的核心線程與普通的程序之間還有個主要差別在于：核心線程沒有獨立的位址空間，它們隻能在核心空間運作。

這與之前提到的Linux核心是個單核心有關。

和建立程序一樣，終結一個程序同樣有很多步驟：

子程序上的操作(do_exit)

設定task_struct中的辨別成員設定為PF_EXITING

調用del_timer_sync()删除核心定時器, 確定沒有定時器在排隊和運作

調用exit_mm()釋放程序占用的mm_struct

調用sem__exit()，使程序離開等待IPC信号的隊列

調用exit_files()和exit_fs()，釋放程序占用的檔案描述符和檔案系統資源

把task_struct的exit_code設定為程序的傳回值

調用exit_notify()向父程序發送信号，并把自己的狀态設為EXIT_ZOMBIE

切換到新程序繼續執行

子程序進入EXIT_ZOMBIE之後，雖然永遠不會被排程，關聯的資源也釋放掉了，但是它本身占用的記憶體還沒有釋放，

比如建立時配置設定的核心棧，task_struct結構等。這些由父程序來釋放。

父程序上的操作(release_task)

父程序受到子程序發送的exit_notify()信号後，将該子程序的程序描述符和所有程序獨享的資源全部删除。

從上面的步驟可以看出，必須要確定每個子程序都有父程序，如果父程序在子程序結束之前就已經結束了會怎麼樣呢？

子程序在調用exit_notify()時已經考慮到了這點。

如果子程序的父程序已經退出了，那麼子程序在退出時，exit_notify()函數會先調用forget_original_parent()，然後再調用find_new_reaper()來尋找新的父程序。

find_new_reaper()函數先在目前線程組中找一個線程作為父親，如果找不到，就讓init做父程序。(init程序是在linux啟動時就一直存在的)

本文轉自wang_yb部落格園部落格，原文連結：http://www.cnblogs.com/wang_yb/archive/2012/08/20/2647912.html，如需轉載請自行聯系原作者