深入理解Linux中的进程管理与调度策略 关键字：Linux、进程、调度策略 (linux zl 进程)

深入理解Linux中的进程管理与调度策略

随着互联网技术的快速发展，Linux作为开源操作系统已经成为了互联网公司运维的主流选择。支持多任务处理的Linux操作系统，可以同时运行多个进程，进而实现多用户、多任务处理的功能。 进程作为Linux系统的重要概念，其在系统运行中发挥着非常关键的基础作用。本文将从Linux中进程的定义、进程的状态和进程的调度策略等方面来深入解析Linux中的进程管理与调度策略。

一、进程的定义

进程在Linux系统中是指正在运行的程序的实例。 它包括程序代码、处理器寄存器的内容、打开的文件的描述符、信号的处理方式及进程优先级等信息。进程被认为是 Linux 系统的独立执行实体。

二、进程的状态

进程有五种状态：创建、就绪、运行、阻塞和终止。其中，就绪状态是除了运行状态以外，进程最常处于的状态。

1.创建状态：进程刚刚被系统创建，还没有准备好执行，无法占用 CPU 时间。

2.就绪状态：进程等待操作系统分配 CPU 时间。多数进程都停留在这个状态，因为很少会出现大量的可用 CPU 时间。

3.运行状态：某个进程获得了 CPU 时间，可以正常执行。

4.阻塞状态：进程由于等待某些外部事件发生（例如，等待 I/O 操作完成）而被阻塞。在某些情况下，进程可能一直处于阻塞状态，无法运行。

5.终止状态：进程已经执行完成，要么被系统直接杀死，要么以其他方式退出。在 Linux 中，相关资源将被内核回收。

三、进程的调度策略

Linux进程调度器的主要目标是平等地为所有运行在系统中的进程提供CPU时间，并且在任何时刻都为可运行的进程提供足够的时间片，使得在防止过度使用CPU时间的同时也可以快速响应对输入/输出事件的请求。

在Linux中，有三种进程调度策略：SCHED_OTHER、SCHED_FIFO和SCHED_RR。 其中SCHED_OTHER是默认调度策略。下面我们分别来介绍每一种策略的调度机制:

1.SCHED_OTHER

默认调度策略。Linux中大多数进程都使用此策略。 其主要特点是，所有的进程等价，调度器依照进程值的优先级（nice值）为每个进程分配时间片。nice值的范围是-20到19，数值越小表示进程拥有更高的优先级。这种策略并没有为不同的进程分配固定的时间片，而是以进程的优先级分配时间片。例如，如果进程为SCHED_OTHER调度策略中的更高优先级，则该进程将持续占用CPU，直到离开CPU或相应等待I/O事件返回。

2.SCHED_FIFO

先进先出（FIFO）作业调度策略。这种调度策略是非抢占式的，即进程只有在调度器安排的时间内才会执行，如果有高优先级进程进期，则延迟执行时间。在这种调度策略下，一个进程如果没有被阻塞，除非它自己的执行需要释放CPU资源，否则它会一直执行下去，在CPU饱和时即使有更高优先级的进程也可能等待。

3.SCHED_RR

基于时间片的循环调度策略。该策略使用基于时间的轮儿算法，并为每个进程分配几个时间片。通常，之一个时间片分配给新创建的进程，然后在轮儿中作为每个进程的依次时间片分配。如果时间片用完了，进程会被置于就绪状态，以将处理器分配给下一个进程，同时进程的状态将被设置为就绪状态。当一个进程有可以执行的时间时，它将以它的基本时间片量开始运行。如果进程在基本时间片内完成，则它将停止执行，并将状态设置为就绪状态，以便其他进程可以运行；如果进程没有在基本时间片内完成，则它将被送到轮儿的末尾，以便其他进程可以得到CPU执行时间。

结语

在Linux系统中，进程管理和调度策略是非常重要的基础知识。通过本文的解析，我们可以更好地理解进程在Linux系统中的定义、状态和调度策略。当然，本文介绍的是Linux进程的一部分知识，对于Linux系统的学习者而言，需要通过大量的实践来巩固所学习的知识。通过后续的深入学习和实践，相信大家能够更好地理解Linux中的进程管理与调度策略，从而进一步完善自己的技能体系。

相关问题拓展阅读：

• Linux进程内存如何管理？

Linux进程内存如何管理？

Linux内存管理

摘要：本章首先以应用程序开发者的角度审视Linux的进程内存管理，在此基础上逐步深入到内核中讨论系统物理内存管理和内核内存的使用方法。力求从外到内、水到渠成地引导网友分析Linux的内存管理与使用。在本章最后，我们给出一个内存映射的实例，帮助网友们理解内核内存管理与用户内存管理之间的关系，希望大家最终能驾驭Linux内存管理。

前言

内存管理一向是所有操作系统书籍不惜笔墨重点讨论的内容，无论市面上或是网上都充斥着大量涉及内存管理的教材和资料。因此，我们这里所要写的Linux内存管理采取避重就轻的策略，从桥弊理论层面就不去班门弄斧，贻笑大方了。我们最想做的和可能做到的是从开发者的角度谈谈对内存管理的理解，最终目的是把我们在内核开发中使用内存的经验和对Linux内存管理的认识与大家共享。

当然，这其中我们也会涉及到一些诸如段页等内存管理的基本理论，但我们的目的不是为了强调理论，而是为了指导理解开发中的实践，橘消蚂所以仅仅点到为止，不做深究。

遵循“理论来源于实践”的“教条”，我们先不必一下子就钻入内核里去看系统内存到底是如何管理，那样往往会让你陷入似懂非懂的窘境（我当年就犯了这个错误！）。所以更好的方式是先从外部（用户编程范畴）来观察进程如何使用内存，等到大家对内存的使用有了较直观的认识后，再深入到内核中去学习内存如何被管理等理论知识。最后再通过一个实例编程将所讲内容融会贯通。

进程与内存

进程如何使用内存？

毫无疑问，所有进程（执行的程序）都必须占用一定数量的内存，它或是用来存放从磁盘载入的程序代码，或是存放取自用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途不一而不尽相同，有些内存是事先静态分配和统一回收的，而有些却是按需要动态分配和回收的。

对任何一个普通进程来讲，它都会涉及到5种不同的数据段。稍有编程知识的朋友都能想到这几个数据段中包含有“程序代码段”、“程序数据段”、“程序堆栈段”等。不错，这几种数据段都在其中，但除了以上几种数据段之外，进程还另外包含两种数据段。下面我们来简单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区。

*代码段*：代码段是用来存放可执行文件的操作指令，也就是说是它是可执行程序在内存中的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改，所以只准许读取操作，而不允许写入（修改）操作——它是不可写的。

*数据段*：数据段用来存放可执行文件中已初始化圆埋全局变量，换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变量。

BSS*段***：BSS段包含了程序中未初始化的全局变量，在内存中 bss段全部置零。

堆（heap*）*：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）

*栈*：栈是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

进程如何组织这些区域？

上述几种内存区域中数据段、BSS和堆通常是被连续存储的——内存位置上是连续的，而代码段和栈往往会被独立存放。有趣的是，堆和栈两个区域关系很“暧昧”，他们一个向下“长”（i386体系结构中栈向下、堆向上），一个向上“长”，相对而生。但你不必担心他们会碰头，因为他们之间间隔很大（到底大到多少，你可以从下面的例子程序计算一下），绝少有机会能碰到一起。

Linux系统提供了复杂的存储管理系统，使得进程所能访问的内存达到4GB。在Linux系统中，进程的4GB内存空滑物间被分为两个部分—颤让掘—用户空间与内核空间。用户空间的地址一般分布为0~3GB(即PAGE_OFFSET，在Ox86中它等于OxC），这样，剩下的3~4GB为内核空间，用户进程通常只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间的虚拟地址。用户进程只有通过系统调用（代表用户进程在内核态执行）等方式才可以访问到内核空间。每个进程的用户空间都是完全独立、互不相干的，用户进程各自有不同的页表。而内核空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程改变，是固定的。内核空间的虚拟地址到物理地址映射是被所有进程共享的，内核的虚拟空间独立于其他程序。Linux中1GB的内核地址空间又被划分为物理内存映射区、虚拟内存分配区、高端页面映射区、专用页面映射区和系统保留映射区这几个区域。对于x86系统而言，一般情况下，物理内存映射区更大长度为896MB，系统的物理内存被顺序映射在内核空间的这个区域中。当系统物理内存大于896MB时，超过物理内存映射区的那部分内存称为高端内存（而未超过物理内存映射区的内存通常被称为常规内存），内核在存取高端内存时必须将它们映射到高端页面映射区。Linux保留内核空间最顶部FIXADDR_TOP~4GB的区域作为保留区。当系统物理内存超过4GB时，必须使用CPU的扩展分页(PAE）模式所提供的64位页目录项才能存取到4GB以上的物理内存，这需要CPU的支持。加入了PAE功能的Intel Pentium Pro及以后的CPU允许内存更大可配置到64GB，它们茄核具备36位物理地址空间寻址能力。由此可见，对于32位的x86而言，在3~4GB之间的内核空间中，从低地址到高地址依次为:物理内存映射区隔离带vmalloc虚拟内存分配器区隔离带高端内存映射区专用页面映射区保留区。

这个不是1-2句仔液粗话就表达明白的。可以看下我写的相关书籍。

第9章 Linux进程管理命令 / 298

9.1ps：查看进程 / 298

9.2pstree：显示进程状态树 / 305

9.3pgrep：查找匹配条件的进程 / 306

9.4kill：终止进程 / 307

9.5killall：通过进程名终止进程 / 310

9.6pkill：通过进程名终止进程 / 311

9.7top：实时显示系统中各个进程的资源占用状况 / 313

9.8nice：调整程序运行时的优先级 / 320

9.9renice：调整运行中的进程的优先级 / 323

9.10nohup：用户退出系统进程埋带继续工作 / 324

9.11strace：跟踪进程的系统调用 / 325

9.12ltrace：跟踪进程调用库念镇函数 / 332

9.13runlevel：输出当前运行级别 / 334

9.14init：初始化Linux进程 / 335

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