1.进程概念

　　进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。

2.linux系统简介

　　Linux以它的高效性和灵活性著称，Linux模块化的设计结构，使得它既能在价格昂贵的工作站上运行，也能够在廉价的PC机上实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一个符合POSIX标准的操作系统。Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面，如同我们使用Windows NT一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。

3.linux如何组织进程

　　3.1进程的状态

　　　　进程执行时,它会根据具体情况改变状态。进程状态是调度和对换的依据。

　　　　①R (TASK_RUNNING):　　　　　　　　　　　　　　可执行状态/运行状态

　　　　②S (TASK_INTERRUPTIBLE)：　　　　　　　　　　可中断的睡眠状态

　　　　③D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)：　　　　　　　　　不可中断的睡眠状态

　　　　⑤T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)：　　　　　暂停状态或跟踪状态

　　　　⑥Z (TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)：　　　　　　　退出状态，进程成为僵尸进程

　　3.2进程调度信息

　　　　调度程序利用这部分信息决定系统中哪个进程最应该运行。

　　　　need_resched 调度标志（下一次的调度机会）

　　　　Nice 静态优先级（进程的时间片）

　　　　Counter　　　　　　　　动态优先级（剩余的时间片）

　　　　Policy 调度策略

　　　　rt_priority　　　　　　　　实时优先级（只对实时进程有意义）

　　3.3进程标识符

　　　　用于识别不同的进程，因此就引入了进程的标识符。

　　　　Pid　　　　　　　　　　　　进程表示符

　　　　Uid、Gid 用户表示符、组标识符

　　　　Euid、egid　　　　　　　　有效用户标识符、有效组标识符

　　　　Suid、sGid　　　　　　　　备份用户标识符、备份组标识符

　　　　Fsuid、fsgid　　　　　　　文件系统用户标识符、文件系统组标识符

　　3.4进程组织方式

　　　　3.4.1current宏

　　　　　　当进程在cpu上执行时，内核通过current获得指向进程task_struct的指针

　　　　　　这是一段与体系结构相关的代码:

　　　　　  static inline struct task_struct *get_current(void)   　　　　　　 {  struct task_struct *current; __asm__("andl %%esp,%0; ":"=r" (current) : "0" (~8191UL));return current;}

　　　　3.4.2双向循环列表

　　　　　　每个进程task_struct结构中的prev_task 和next_task 域用来实现这种链表。

　　　　　　链表的头和尾都为init_task,它对应的是进程0(pid 为0),也就是所谓的空进程,它是所有进程的祖先。

　　　　3.4.3运行队列　　　　　　

　　　　　　 运行队列当内核要寻找一个新的进程在CPU 上运行时,必须只考虑处于可运行状态的进程(即在TASK_RUNNING 状态的进程),因为扫描整个进程链表是相当低效的,所以引入了可运行状态进程的双向循环链表,也叫运行队列(run queue)。

　　　　　　该队列通过task_struct 结构中的两个指针run_list 链表来维持。队列的标志有两个:一个是“空进程”idle_task;一个是队列的长度,,也就是系统中处于可运行状态(TASK_RUNNING)的进程数目,用全局整型变量nr_running 表示。

　　　　3.4.4等待队列　　　　　　

　　　　等待队列进程必须经常等待某些事件的发生,例如,等待一个磁盘操作的终止,等待释放系统资源或等待时间走过固定的间隔。等待队列实现在事件上的条件等待,也就是说,希望等待特定事件的进程把自己放进合适的等待队列,并放弃控制权。因此,等待队列表示一组睡眠的进程,当某一条件变为真时,由内核唤醒它们。等待队列由循环链表实现。

　　　　3.5进程的状态转换图

4、进程的调度

　　4.1先来先服务调度算法

　　先来先服务(FCFS)调度是一种最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。

　　4.2.优先级调度算法

　　　在优先级调度算法中，每个进程都关联一个优先级，内核将CPU分配给最高优先级的进程。具有相同优先级的进程，按照先来先服务的原则进行调度。假设进程的执行时间和优先级如下，并且这些进程同时存在于内存中时，采取基于优先级调度算法要考虑进程饿死的问题，因为高优先级的进程总是会被优先调度，具有低优先级的进程可能永远都不会被内核调度执行。Aging是对于这个问题的一个解决方案，所谓Aging就是指逐渐提高系统中长时间等待的进程的优先级。比如如果优先级的范围从127到0（127表示最低优先级），那么我们可以每15分钟将等待进程的优先级加1。最终经过一段时间，即便是拥有最低优先级127的进程也会变成系统中最高优先级的进程，从而被执行。

　　4.3.短进程优先

　　最短CPU运行期优先(SCBF--Shortest CPU Burst First)该算法从就绪中选出下一个“CPU执行期最短”的进程，为之分配。最短作业优先调度是优先级调度的特例。在优先级调度中我们根据进程的优先级来进行调度，在最短作业优先调度中我们根据作业的执行时间长短来调度。

　　4.4.cfs调度算法

　　　　全公平调度器（CFS）的设计思想是：在一个真实的硬件上模型化一个理想的、精确的多任务CPU。该理想CPU模型运行在100%的负荷、在精确平等速度下并行运行每个任务，每个任务运行在1/n速度下，即理想CPU有n个任务运行，每个任务的速度为CPU整个负荷的1/n。

　由于真实硬件上，每次只能运行一个任务，这就得引入"虚拟运行时间"（virtual runtime）的概念，虚拟运行时间为一个任务在理想CPU模型上执行的下一个时间片(timeslice)。实际上，一个任务的虚拟运行时间为考虑到运行任务总数的实际运行时间。

　CFS 背后的主要想法是维护为任务提供处理器时间方面的平衡（公平性）。CFS为了体现的公平表现在2个方面

　　　　　　(1)进程的运行时间相等

　　　　　　(2)睡眠的进程进行补偿

　以下为调度类

static const struct sched_class fair_sched_class = {      .next           = &idle_sched_class,      .enqueue_task       = enqueue_task_fair,      .dequeue_task       = dequeue_task_fair,      .yield_task     = yield_task_fair,        .check_preempt_curr = check_preempt_wakeup,        .pick_next_task     = pick_next_task_fair,      .put_prev_task      = put_prev_task_fair,    #ifdef CONFIG_SMP      .select_task_rq     = select_task_rq_fair,        .load_balance       = load_balance_fair,      .move_one_task      = move_one_task_fair,      .rq_online      = rq_online_fair,      .rq_offline     = rq_offline_fair,        .task_waking        = task_waking_fair,  #endif        .set_curr_task          = set_curr_task_fair,      .task_tick      = task_tick_fair,      .task_fork      = task_fork_fair,        .prio_changed       = prio_changed_fair,      .switched_to        = switched_to_fair,        .get_rr_interval    = get_rr_interval_fair,    #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED      .task_move_group    = task_move_group_fair,  #endif  };