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Linux进程管理之如何创建和销毁进程

DDD

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发布时间:2025-01-06 13:41:56

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来源于良许Linux教程网

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一、进程与线程的概念

进程是多程序设计中操作系统的基本概念,用于描述程序执行的实体。在linux等多用户多进程的操作系统中,通常将这个执行实体称为进程,有时也被称为线程或任务。

在Linux操作系统中,为何进程和线程有时候会互相称呼呢?下面将通过对进程创建和销毁的流程进行阐述,可以更加自然地理解这一点。

1. 创建进程的入口函数

首次遇到进程创建是在Linux启动过程中,rest_init函数调用kernel_thread函数创建了两个内核进程:kernel_initkthreaddLinux进程管理之如何创建和销毁进程

1.1 kernel_thread的原型

定义在kernel/fork.c文件内,是调用_do_fork实现的,源码如下:Linux进程管理之如何创建和销毁进程

我们知道kthreadd进程负责创建所有内核线程,那么它是如何创建的呢?循着链表kthread_create_list,可以找到链表是__kthread_create_on_node函数内插入的,进而我们引出了kthread_create、kthread_run等函数。

1.2 kthread_create的原型

定义在include/linux/kthread.h文件内,是个宏定义。Linux进程管理之如何创建和销毁进程

kthread_create_on_node函数定义在kernel/kthread.c文件内,内部是调用__kthread_create_on_node实现。Linux进程管理之如何创建和销毁进程

当看到EXPORT_SYMBOL标识时,可以知道kthread_create_on_node是对全部内核代码公开的,内核和驱动都可以调用,调用时只需extern该函数声明或包含头文件即可,实际操作中,更多的是使用kthread_create宏。

我们继续看kthread_create_on_node的主要实现函数是__kthread_create_on_node,line 299显示task的数据结构体是struct task_sttruct, 便是进程描述符。Linux进程管理之如何创建和销毁进程

1.3 kthread_run的原型

kthread_run是定义在include/linux/kthread.h头文件的宏,可以看出内部也是调用kthread_create函数实现的。Linux进程管理之如何创建和销毁进程

1.4 对比三个内核创建进程函数

  1. kernel_thread直接调用_do_fork创建进程,但不对外开放。
  2. kthread_create创建了进程由kthread进程具体完成创建,间接调用_do_fork实现,但它对所有内核开放。
  3. kthread_run调用kthread_create创建了进程,并立即唤醒去执行。

2、用户进程该如何创建

在Linux应用编程的时候我们常用三个函数,fork、vfork和pthead__create,区别与内核进程的创建,用户态不能直接调用内核态的进程创建函数,必须经由系统调用system call机制(system call不是本文重点,后面单独一篇详述)。

2.1 fork函数

fork函数调用_do_fork函数创建进程。

Linux进程管理之如何创建和销毁进程

2.2 vfork函数

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本文档主要讲述的是Android架构基本知识;Android依赖Linux内核2.6来提供核心服务,比如进程管理、网络协议栈、硬件驱动。在这里,Linux内核作为硬件层和系统软件栈层之间的一个抽象层。这个操作系统并非类GNU/Linux的,因为其系统库,系统初始化和编程接口都和标准的Linux系统是有所不同的。 Android 包含一些C/C++库、媒体库、数据库引擎库等等,这些库能被Android系统中不同的组件使用,通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。希望本文档会给有需要的朋友带来帮助

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vfork函数调用_do_fork函数创建进程。不同于fork函数,args内多了flags的赋值。

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2.3 clone函数

clone函数也是调用_do_fork函数创建进程。不同于fork、vfork函数,args内多了更多参数的赋值。

Linux进程管理之如何创建和销毁进程Linux进程管理之如何创建和销毁进程

2.4 小节

创建内核进程的接口有kernel_thread、kthread_create和kthread_run。

创建用户进程的接口有fork、vfork和pthread__create。

这六个接口最终都是调用_do_fork实现的。

Linux进程管理之如何创建和销毁进程

3、创建进程的具体实现之_do_fork

用户态和内核态创建进程最终都是直接或间接调用_do_fork实现的。可见_do_fork函数的重要性,内部实现是调用copy_process来创建进程描述符以及子进程执行所需要的所有其他数据结构。

Linux进程管理之如何创建和销毁进程Linux进程管理之如何创建和销毁进程

4、进程描述符之struct task_struct

调用copy_process来创建进程描述符,描述符的数据结构是struct task_struct,定义在include/linux/sched.h文件内。

我们可以简单一撇结构体内的成员变量(有大量删减),单独讲每个成员变量没有意义,后续我们在实际内核功能中理解它们。

Linux进程管理之如何创建和销毁进程

5、进程销毁

当一个进程运行结束或者因为异常而终止退出时,该如何操作呢?在用户态常用exit函数来终止,在内核态直接调用do_exit()。

最终都会调用内核函数do_exit(), 该函数可以理解为进程创建的逆过程,即把进程创建的资源一一释放,并调整与其父子进程的关系。具体实现过程不再分析,直接看源码。

Linux进程管理之如何创建和销毁进程

6、总结与下一篇计划

本篇主要讲解内核态和用户态创建和销毁进程的接口函数,并侧重介绍了创建过程函数_do_fork。

本篇中讲到用户态调用内核态的函数需要用到系统调用,下一篇着重讲解系统调用的过程。

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