Linux内核之进程1:进程的概念

1. 什么是进程？

进程：资源的封装单位；

linux 用一个 PCB 来描述进程，即 task_struct，其包含 mm,fs,files,signal…

1.1 root 目录，是一个进程概念，不是系统概念；

    (base) leon@leon-Laptop:apropos chroot

    (base) leon@leon-Laptop:man chroot 2

如下图，将分区 /dev/sda5 挂载到 /mnt/a，调用 chroot，改变 root 目录，当前进程下的文件 b.txt 即位于当前进程的根目录。

1.2 fd 也是进程级概念；

(base) leon@leon-Laptop:/proc/29171$ ls fd -l

总用量 0

lrwx------ 1 leon leon 64 5 月 16 10:26 0 -> /dev/pts/19

lrwx------ 1 leon leon 64 5 月 16 10:26 1 -> /dev/pts/19

lrwx------ 1 leon leon 64 5 月 16 10:26 2 -> /dev/pts/19

1.3 pid，系统全局概念

Linux 总的 PID 是有限的，用完 PID

(base) leon@leon-Laptop: $:()\{:|:\&\};:$

每个用户的 PID 也是有限的

ulimit -u 最大进程数

ulimit –a

(base) leon@leon-Laptop:/proc/29171$ cat /proc/sys/kernel/pid_max

32768

1.4 案例：android2.2 漏洞

Android 提权漏洞分析——rageagainstthecage:
https://blog.csdn.net/feglass/article/details/46403501

Setuid(shell):root
shell 用户 PID 用完时，降权失败，依然具有 root 权限

解决办法，检查返回值

软件工程符合墨菲定律，解决办法，代码写出闭环。

2 linux 进程的组织方式

linux 里的多个进程，其实就是管理多个 task_struct，那他们是怎么组织联系的呢？

组织 task_struct 的数据结构：

a. 链表，遍历进程

b. 树：方便查找父子相关进程

c. 哈希表：用于快速查找

用三种数据结构来管理 task_struct，以空间换时间。

父进程监控子进程，linux 总是白发人送黑发人。父进程通过 wait，读取 task_struct 的退出码，得知进程死亡原因。并且清理子进程尸体。

Android/ 或者服务器，都会用由父进程监控子进程状态，适时重启等；

3. 进程的生命周期

有六个状态：就绪 ， 运行 ， 睡眠 (深度 / 浅度睡眠)， 暂停 ， 僵尸

3.1. 什么是僵尸进程：

子进程死掉，父进程还没清理尸体，没火化。

子进程死亡后，首先变成僵尸，mm,fs 等所有资源已经释放，只剩 task_struct 躯壳还没被父进程清理 , 父进程通过wait_pid 获得，wait 结束，僵尸所有资源 (task_struct) 被释放。

父进程用 waitpid()查看 task_struct 退出码，检测子进程退出状态；

Waitpid()调用完成，则子进程彻底消失。

僵尸进程状态：子进程死亡，还没被父进程清理，资源已经被释放，只剩下 task_struct。

清理办法：kill 父进程。

僵尸进程被杀死的假象：

当一个进程里有多个子线程，主线程退出其他线程仍然运行；

top 是以进程视角看线程，所以造成僵尸进程亦然可以被杀的假象；

3.2 stop 状态：

其他进程控制其停止

Ctrl+z：让进程暂停；发信号 19

Fg: 进程在前台继续跑；Bg: 让进程在后台继续跑

Fg/bg 实际上是发 continue 信号 18, 用于作业控制。

列出信号名称

Kill –l

限制 CPU 占用率为 20，实际用 ctrl+z fg/bg 实现的。

cpulimit -l 20 -p 3637

cpulimit 是暴力的方法，更好的用 CGROUP

3.3 睡眠

进程本身主动睡眠，等待资源，深度睡眠 / 浅度睡眠。

3.4 调度：

只管在就绪态和运行态进程的切换，一个运行态，多个就绪态。

调度进程只等 CPU，其他资源全部就绪。Linux 就绪和占用都是用 task_running 标识符

4.fork

创建进程，子进程拷贝父进程的 task_struct 资源。

5. 什么是内存泄漏？

进程没死，运行越久，耗费内存越多，叫内存泄漏（程序死亡时，所占内存会全部释放）；

判断内存泄漏方法：连续多点采样(6，7，8，9 每小时采样，统计剩余内存是否收敛)，正常的程序，内存震荡收敛。随时间增加，内存消耗不断增多，且不收敛，则一定是内存泄漏；

发散

收敛