【5.linux操作系统】-进程

进程/线程虚拟地址空间

进程/线程先申请虚拟地址空间4G，其中1G的内核空间是所有普通进程/线程共享的。每个在创建的时候在内核栈底部申请一个thread_info，进程通过fork，线程clone（区别是传入一些共享的东西）。thread_info 结构体中有一个 struct task_struct task，task 指向的就是这个进程或线程相关的 task_struct 对象。thread_info 结构体中有一个 struct task_struct task，task 指向的就是这个进程或线程相关的 task_struct 对象。

task_struct描述进程/线程虚拟空间位置信息等。

volatile long state;//进程状态
void *stack; //内核栈
struct thread_info *thread_info。thread_info 指向该进程/线程的基本信息。
struct mm_struct *mm。mm_struct 对象用来管理该进程/线程的页表以及虚拟内存区。
struct mm_struct *active_mm。主要用于内核线程访问主内核页全局目录。
struct fs_struct *fs。fs_struct 是关于文件系统的对象。
struct files_struct *files。files_struct 是关于打开的文件的对象。
struct signal_struct *signal。signal_struct 是关于信号的对象。
pid_t pid;  
pid_t tgid;  
……

整体虚拟内存图示：

栈	局部变量、函数参数、返回地址等
堆	动态分配的内存(有碎片，brk或mmap申请，内存池/垃圾回收)
BSS段	未初始化或初值为0的全局变量和静态局部变量
数据段	已初始化且初值非0的全局变量和静态局部变量
代码段	可执行代码、字符串字面值、只读变量
mmap	高效的文件I/O方式， 因而被用于装载动态共享库

mm_struct：

线程私有：栈，寄存器，线程局部存储TLS（线程级别全局变量，寄存器不会用来存储需要的数据空间很宝贵）。公用：代码，数据，进程空间，打开文件。
线程包含了表示进程内执行环境必需的信息，其中包括进程中标示线程的线程ID，一组寄存器值，栈，调度优先级和策略， 信号屏蔽字，errno变量以及线程私有数据。进程的所有信息对该进程的所有线程都是共享的，包括可执行的程序文本，程序的全局内存和堆内存，栈以及文件描述符，所以线程的mm_struct *mm指针变量和所属进程的mm指针变量相同。
在创建线程的时候，可以通过pthread_attr_t来初始化线程的属性，包括线程的栈布局信息，如栈起始地址stackaddr, 栈大小stacksize。线程栈的空间开辟在所属进程的堆区，线程与其所属的进程共享进程的用户空间，所以线程栈之间可以互访。

fork/exec系统调用

系统调用：用户态切换到内核态。用中断实现
中断号，中断处理程序 一一对应，维护在中断向量表。中断号有限，一般用一个号(linux 是0x80)表示所有系统调用，再到系统调用表中根据系统调用号获取

fork

fork过程：
使用fork函数创建的子进程从父进程的继承了全部进程的地址空间，包括：进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设置、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等。
1.fork创建子进程，首先调用int80中断，然后将系统调用号保存在eax寄存器中，进入内核态后调用do_fork()，
2.申请系统堆栈，将子进程pcb插入到队列中（task_struct到内核栈？）
3.创建一份父进程的拷贝，他们的内存空间里包含了完全相同的内容，包括当前打开的资源，数据，当然也包含了程序运行到的位置，也就是说fork后子进程也是从fork函数的位置开始往下执行的，而不是从头开始。
4.对子进程资源初始化
5.为了判别当前正在运行的是哪个进程，fork函数返回了一个pid，在父进程里标识了子进程的id，在子进程里其值为0，在我们的程序里就根据这个值来分开父进程的代码和子进程的代码。
写时复制：虽然父子是两份，但只有改时才会变两份

exec

exec。当前进程替换为新的elf(可执行文件)
若想并存：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
　　if(!fork())
　　　　execve("./test",NULL,NULL);
　　else
　　　　printf("origin process!\n");
　　return 0;
}

elf为程序编译链接后的，加载到进程虚拟内存的栈task_struct、各种segment中。进程有自己的虚拟内存