深入理解linux内核读书笔记（第三章）

1. 进程是程序执行时的一个实例。

2. 从内核的角度看，进程是系统进行资源分配的实体。

3. linux 通过轻量级进程来支持多线程应用，每一个轻量级进程对应一个线程。

线程之间共享地址空间，打开的文件等资源，内核对每一个轻量级进程进行单独调度。

4. 一个线程组包含了一组线程用来实现多线程应用，对于getpid，kill， _exit等系统调用，线程组作为一个整体。

5. 内核通过task_struct 结构体来保存进程的信息。

6. 进程的状态 task_struct->state

（1） TASK_RUNNING, 正在cpu上执行或者等待被执行。

（2） TASK_INTERRUPTTBLE，进程正在被挂起直到满足一定条件后被唤醒。唤醒条件包括中断，发送信号，或者等待的条件得到满足。

（3） TASK_UNINTERRUPTTBLE, 和（2）类似，但是不能被信号唤醒。

（4） TASK_STOPPED, 进程执行暂停。

（5） TASK_TRACED, 进程被调试器暂停

7. 进程的退出状态 task_struct->exit_state

(1) EXIT_ZOMBIE, 进程执行已经结束，但是父进程还没有调用wait4或者waitpid之类的系统调用来获取该进程的信息。

（2）EXIT_DEAD, 进程的最后状态，进程正在被系统移除，将进程退出状态从EXIT_ZOMBIE改为EXIT_DEAD可以防止其他的进程对该进程调用wait系列的函数。

8. 内核提供了set_task_state 和set_current_state宏来对进程的状态进行赋值，并且保证赋值的操作被正确执行(不会与其他操作乱序）。

9. 每个可以被单独调度的执行实体都有task_struct 结构体，大部分对进程的引用都是通过task_struct 的指针来完成。

10. 线程组共有的id是第一个线程的pid，保存在tgid中，getpid返回tgid而不是pid。

11. 进程的thread_info 和 内核栈共同占有两个页面，也可以配置占有一个页面，其中，thread_info位于低地址处，内核栈底位于地址顶端。

12. 两个list增加的操作：

（1） list_add(n, p), 将n节点添加到p节点之后。

（2） list_add_tail(n, p), 将n节点添加到p节点之前。

13. 当只有一个孩子进程时，children.prev 和 children.next都指向那个孩子进程; 第一个孩子的sibling.prev指向parent,最后一个孩子的sibling.next也指向parent。

14. 进程状态为TASK_STOPPED, TASK_ZOMBIE和TASK_DEAD的进程没有用链表连接，因为这些进程只能通过pid或者特定的父进程来访问;

进程状态为TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE的进程根据等待事件细分为好多种，因此引入了等待队列。

15. __wait_queue结构体中，flags为1的话，表示是独占进程，内核有选择地唤醒进程; 为0的话是非独占进程，内核无条件唤醒。

16. 所有非独占进程位于等待队列的前面，而独占进程位于等待队列的后面，每次特定条件满足后，唤醒所有的非独占进程和一个独占进程。

17. 每个进程的资源配额保存在signal_struct 的rlim数组中，包括当前的使用量和最大使用量。子进程继承父进程的配额。

18. 在进程恢复执行之前必须要载入cpu寄存器的数据被称为硬件上下文，他是进程上下文的一个子集。

19. linux中，一部分硬件上下文保存在task_struct中，剩下的保存在内核栈中。

20. linux 2.6使用软件来进行进程切换，和x86提供的硬件切换相比，速度差不多，但是有更多的优化空间。

21. 进程切换发生在内核空间。当发生切换时，用户态的寄存器内容已经被保存在内核栈中，包括esp，和ss。

22. 尽管linux不使用硬件来切换进程，但是还是要求为每个cpu设置一个TSS段来保存硬件上下文。

23. 当进程从用户态切换到内核态时，从TSS中取得内核栈的地址。另外，当用户进程访问IO端口时，需要去检查TSS中的IO位图。通过tr寄存器来访问tss。

24. task_struct 中的thread_struct 保存了除通用寄存器的大部分寄存器，通用寄存器保存在内核栈中。

25. 每个进程切换包含两步：

（1）切换pgd，装入新的进程地址空间。

（2） 切换内核栈和硬件上下文。

26. 进程切换的第2步主要是由switch_to 宏来完成。switch_to的第三个last参数是一个输出参数，用来指向切换前的进程描述符。

27. thread_struct 中的esp0用来指向内核栈底（内核栈空）, esp指向进程切换时的内核栈地址。(详见copy_thread)

28. linux 中，传统的fork 系统调用是通过 clone来实现的，flags(低字节)只包含SIGCHLD。

29. vfork中，包含的flags有SIGCHLD,CLONE_VM和CLONE_VFORK，child_stack和父进程相同。

30. clone, fork 和 vfork系统调用都是经过do_fork来处理。

31. 内核线程只运行在内核态，只使用大于PAGE_OFFSET的地址空间。

32. kernel_thread用来新建一个内核线程， 相当于调用do_fork(flags | CLONE_VM | CLONE_UNTRACED, 0, ®s, 0, NULL, NULL)。

33. 0进程(又叫idle进程， swapper进程), 是在内核初始化过程中创建的内核线程。进程描述符保存在init_task中。

34. start_kernel函数会创建另外一个内核线程，1进程，又叫init进程。该内核线程会调用init_post去执行用户的init进程。

35. release_task用来释放zombie进程的最后一个数据结构。