LiteOS-M轻量系统内核——进程

发布于 2021-7-21 16:45
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进程

 

基本概念

从系统的角度看,进程是资源管理单元。进程可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源,并独立于其它进程运行。

OpenHarmony内核的进程模块可以给用户提供多个进程,实现了进程之间的切换和通信,帮助用户管理业务程序流程。这样用户可以将更多的精力投入到业务功能的实现中。

OpenHarmony内核中的进程采用抢占式调度机制,支持时间片轮转调度方式。

OpenHarmony内核的进程一共有32个优先级(0-31),用户进程可配置的优先级有22个(10-31),最高优先级为10,最低优先级为31。

高优先级的进程可抢占低优先级进程,低优先级进程必须在高优先级进程阻塞或结束后才能得到调度。

每一个用户态进程均拥有自己独立的进程空间,相互之间不可见,实现进程间隔离。

用户态根进程init由内核态创建,其它用户态进程均由init进程fork而来。

 

进程状态说明:

  • 初始化(Init):该进程正在被创建。

  • 就绪(Ready):该进程在就绪列表中,等待CPU调度。

  • 运行(Running):该进程正在运行。

  • 阻塞(Pending):该进程被阻塞挂起。本进程内所有的线程均被阻塞时,进程被阻塞挂起。

  • 僵尸态(Zombies):该进程运行结束,等待父进程回收其控制块资源。

图 1 进程状态迁移示意图LiteOS-M轻量系统内核——进程-开源基础软件社区

进程状态迁移说明:

  • Init→Ready:

    进程创建或fork时,拿到该进程控制块后进入Init状态,处于进程初始化阶段,当进程初始化完成将进程插入调度队列,此时进程进入就绪状态。

  • Ready→Running:

    进程创建后进入就绪态,发生进程切换时,就绪列表中最高优先级的进程被执行,从而进入运行态。若此时该进程中已无其它线程处于就绪态,则该进程从就绪列表删除,只处于运行态;若此时该进程中还有其它线程处于就绪态,则该进程依旧在就绪队列,此时进程的就绪态和运行态共存。

  • Running→Pending:

    进程内所有的线程均处于阻塞态时,进程在最后一个线程转为阻塞态时,同步进入阻塞态,然后发生进程切换。

  • Pending→Ready:

    阻塞进程内的任意线程恢复就绪态时,进程被加入到就绪队列,同步转为就绪态。

  • Ready→Pending:

    进程内的最后一个就绪态线程处于阻塞态时,进程从就绪列表中删除,进程由就绪态转为阻塞态。

  • Running→Ready:

    进程由运行态转为就绪态的情况有以下两种:

    1. 有更高优先级的进程创建或者恢复后,会发生进程调度,此刻就绪列表中最高优先级进程变为运行态,那么原先运行的进程由运行态变为就绪态。
    2. 若进程的调度策略为SCHED_RR,且存在同一优先级的另一个进程处于就绪态,则该进程的时间片消耗光之后,该进程由运行态转为就绪态,另一个同优先级的进程由就绪态转为运行态。
  • Running→Zombies:

    当进程的主线程或所有线程运行结束后,进程由运行态转为僵尸态,等待父进程回收资源。

使用场景

进程创建后,用户只能操作自己进程空间的资源,无法操作其它进程的资源(共享资源除外)。 用户态允许进程挂起,恢复,延时等操作,同时也可以设置用户态进程调度优先级和调度策略,获取进程调度优先级和调度策略。进程结束的时候,进程会主动释放持有的进程资源,但持有的进程pid资源需要父进程通过wait/waitpid或父进程退出时回收。

 

接口说明

OpenHarmony内核系统中的进程管理模块为用户提供下面几种功能:

表 1 进程管理模块功能

功能分类

接口名

描述

备注

进程

fork

创建一个新进程。

-

exit

终止进程。

-

atexit

注册正常进程终止的回调函数。

-

abort

中止进程执行。

-

getpid

获取进程ID。

-

getppid

获取父进程ID。

-

getpgrp

获取调用进程的进程组ID。

-

getpgid

获取进程的进程组ID。

-

setpgrp

设置调用进程的进程组ID。

-

setpgid

设置进程的进程组ID。

-

kill

给进程发送信号。

  • 仅支持1-30号信号的发送。
  • 信号的默认行为不支持STOP及CONTINUE,无COREDUMP功能。
  • 不能屏蔽SIGSTOP、SIGKILL、SIGCONT。
  • 异步信号,发送信号给某进程后,直到该进程被调度后才会执行信号回调(为安全起见,杀死进程的动作是进程自己执行的,内核不能通过信号强制杀死对方)。
  • 进程消亡会发送SIGCHLD给父进程,发送动作无法取消。
  • 无法通过信号唤醒正在睡眠的进程。

wait

等待任意子进程结束并回收子进程资源。

status的值可以由以下宏定义解析:

  • WIFEXITED(status):如果子进程正常结束,它就返回真;否则返回假。
  • WEXITSTATUS(status):如果WIFEXITED(status)为真,则可以用该宏取得子进程exit()返回的退出码。
  • WTERMSIG(status) 仅支持以下情况:子进程触发异常结束后通过WTERMSIG获取的进程退出编号始终为SIGUSR2。
  • 不支持的操作: WIFSTOPPED、WSTOPSIG、WCOREDUMP 、WIFCONTINUED。

waitpid

等待子进程结束并回收子进程资源。

options:不支持WUNTRACED,WCONTINUED;

status的值可以由以下宏定义解析:

  • WIFEXITED(status):如果子进程正常结束,它就返回真;否则返回假。
  • WEXITSTATUS(status):如果WIFEXITED(status)为真,则可以用该宏取得子进程exit()返回的退出码。
  • WTERMSIG(status)仅支持以下情况:子进程触发异常结束后通过WTERMSIG获取的进程退出编号始终为SIGUSR2。
  • 不支持:WIFSTOPPED 、WSTOPSIG、WCOREDUMP 、WIFCONTINUED。

调度

getpriority

获取指定ID的静态优先级。

  • 不支持:PRIO_PGRP、PRIO_USER。
  • 无动态优先级概念,用于设置静态优先级。

setpriority

设置指定ID的静态优先级。

sched_rr_get_interval

获取执行时间限制。

-

sched_yield

系统调用运行进程主动让出执行权。

-

sched_get_priority_max

获取进程静态优先级取值范围的最大值。

调度策略只支持:SCHED_RR。

sched_get_priority_min

获取进程静态优先级取值范围的最小值。

sched_getscheduler

获取调度策略。

sched_setscheduler

设置调度策略。

sched_getparam

获取调度参数。

-

sched_setparam

设置调度参数。

-

exec

execl

执行指定的elf格式的用户程序文件。

-

execle

执行指定的elf格式的用户程序文件。

-

execlp

执行指定的elf格式的用户程序文件。

-

execv

执行指定的elf格式的用户程序文件。

-

execve

执行指定的elf格式的用户程序文件。

-

execvp

执行指定的elf格式的用户程序文件。

-

 

已于2021-7-21 16:45:45修改
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