Linux 任务系统：管理和调度进程与线程101

在 Linux 操作系统中，任务系统负责管理和调度进程和线程。进程是执行中的程序实例，而线程是进程中的一个独立执行单元。任务系统通过提供以下功能来实现这一目标：
进程创建：创建一个新的进程，它将执行一个指定的可执行文件或命令。
进程终止：结束一个进程，释放它持有的资源。
进程调度：确定哪个进程或线程应该在给定的时间运行，并将其分配给一个 CPU 核心中。
线程创建：创建一个新的线程，它将与创建线程的进程共享资源。
线程终止：结束一个线程，释放它持有的资源。
线程调度：决定哪个线程应该在给定的时间运行，并将其分配给一个 CPU 核心中。

Linux 任务系统通过以下组件来实现这些功能：
任务调度器：负责决定哪个进程或线程应该在给定的时间运行。
进程表：维护系统中所有运行进程的信息。
线程表：维护系统中所有运行线程的信息。
系统调用：允许用户态程序与任务系统交互的接口。

任务调度器使用多种算法来分配 CPU 时间。最常见的算法是循环法，其中系统分配给每个进程或线程一个时间片。当一个进程或线程用完时间片后，任务调度器将其移到就绪队列的末尾，并选择下一个进程或线程运行。其他调度算法包括优先级调度和多级反馈队列。

通过提供高效且灵活的任务系统，Linux 可以有效管理和调度资源，从而支持多任务、多用户操作环境。

进程管理

进程管理是任务系统的核心方面。Linux 使用以下数据结构来跟踪进程：
任务控制块（TCB）：包含有关进程的重要信息，例如其状态、优先级、资源使用情况和文件描述符。
进程表：包含所有正在运行进程的 TCB。
就绪队列：包含准备运行的进程的 TCB。
等待队列：包含等待特定事件发生的进程的 TCB。

进程管理系统调用允许用户态程序创建新进程、终止进程、获取进程信息和修改进程属性。这些系统调用包括：
fork()：创建新进程。
execve()：用新可执行文件替换正在运行进程的映像。
exit()：终止进程。
getpid()：获取进程的进程 ID。
setpriority()：设置进程的优先级。

线程管理

线程管理是任务系统的一个可选功能，允许进程创建和管理多个执行单元。Linux 线程使用以下数据结构来跟踪线程：
线程控制块（TCB）：包含有关线程的重要信息，例如其状态、优先级和栈。
线程表：包含所有正在运行线程的 TCB。
就绪队列：包含准备运行的线程的 TCB。
等待队列：包含等待特定事件发生的线程的 TCB。

线程管理系统调用允许用户态程序创建新线程、终止线程、获取线程信息和修改线程属性。这些系统调用包括：
pthread_create()：创建新线程。
pthread_exit()：终止线程。
pthread_join()：等待线程终止。
pthread_gettid()：获取线程的线程 ID。
pthread_setschedprio()：设置线程的优先级。

通过提供高级的任务系统，Linux 为开发人员提供了一个强大的工具，用于构建复杂的多任务和多线程应用程序。

2025-01-16

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