深入理解Linux进程管理（从PCB机制到调度算法的全面剖析）

2. Linux中的PCB——task_struct

在Linux内核中，PCB由task_struct结构体实现。它包含以下关键信息：

• 进程标识符（PID）：唯一标识一个进程。
• 状态：运行、就绪、阻塞、僵尸等。
• 程序计数器：下一条指令的地址。
• 内存指针：代码段、数据段、堆栈的指针。
• 上下文数据：寄存器值，用于切换。
• I/O状态：打开的文件、信号处理等。
• 记账信息：CPU使用时间等。

3. 进程状态与转换

进程在其生命周期中会经历多种状态：TASK_RUNNING（运行/就绪）、TASK_INTERRUPTIBLE（可中断睡眠）、TASK_UNINTERRUPTIBLE（不可中断睡眠）、EXIT_ZOMBIE（僵尸）等。状态转换由调度器和事件触发。

4. 进程调度：让多个进程和谐共处

进程调度是操作系统选择下一个要执行的进程的核心功能。Linux采用CFS（完全公平调度器）作为默认调度算法，它基于虚拟运行时间确保每个进程获得公平的CPU时间。此外还有实时调度策略如FIFO和RR。

上下文切换是调度过程中的关键步骤，它保存当前进程的状态，恢复新进程的状态，这依赖于PCB中保存的上下文信息。

5. 进程的创建与终止

使用fork()系统调用创建新进程，新进程几乎与原进程相同，但拥有独立的PCB。通过exec()族函数可以加载新程序。进程终止时调用exit()，释放大部分资源，但PCB仍保留直到父进程回收，此时进程处于僵尸状态。

6. 总结

Linux进程管理依赖于PCB机制，通过Linux进程管理的核心数据结构PCB，配合进程调度算法，实现了多任务并发。掌握这些概念，是深入理解Linux内核的第一步。

本文介绍了四个核心关键词：Linux进程管理、PCB、进程调度、Linux内核，希望您有所收获。