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进程生命周期 |
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进程 生命周期 抢占式 多任务处理 |
进程并不是总是可以立即运行的，有时候进程需要等待来自外部的信号源、不受其控制的事件，例如在文本编辑器中等待键盘输入，在事件发生之前，进程都无法运行。当进程调度器运行的时候，必须知道系统中每个进程的状态。将CPU时间分配到无事可做的进程是没有意义而且也是浪费资源的。进程在各个状态之间的转换也同样重要，如果一个进程在等待来自外设的数据，那么调度器的职责是一旦数据已经到达，则需要将进程的状态由等待改为可运行（TASK_RUNNING）。
进程的运行状态可以看《进程描述符》。
系统将所有进程保存在一个进程中，无论状态是运行、睡眠还是等待。但睡眠的进程会特别标记出来，调度器会知道它们无法立即运行，睡眠进程会分类到若干队列1中，因此它们可在适当的时间唤醒，例如在进程等待的外部时间已经发生时2。
对于一个排队中的可运行的进程，我们可以考虑各种转换状态。如果这个进程就绪，但没有运行，因为CPU分配给了其他进程，所以这个进程的状态是等待。在调度器授予CPU时间之前，进程会一直保持该状态。在CPU分配时间之后，其状态改为『运行』。
在调度器决定从该进程收回CPU资源时，过程状态从运行改变为等待，然后循环重新开始。如果进程必须等待事件，则状态从运行改变为睡眠状态。但进程无法直接从睡眠状态变为运行。在所等待的事件发生之后，进程先时变回到『等待』状态，然后进入队列等待循环。
在程序终止，过程状态改为终止。
Linux进程管理的结构中还需要另外两种进程状态选项：用户态和核心态。这反应了所有CPU都至少有两种不同执行状态的事实。其中一种具有无限的权利，另一种则有各种限制。进程通常都处于用户态，只能访问自身的数据，无法感染系统中其他的应用程序，甚至也不会注意到自身之外的其他程序的存在。如果进程想要访问系统数据或功能，则必须切换到核心态。这种转换是应用程序有意调用的。
从用户态切换到核心太的另一个方法是通过中断，此时切换是自动触发的。系统调用是由应用程序有意调用的，中断则不同，其发生或多或少是不可预测的。处理中断的操作，通常与中断发生时执行的进程无关。例如外部设备向内存传输数据完毕则可能引发一个中断。例如进入系统的网络数据，也会发送中断。在Linux执行中断操作时，当前运行的进程不会察觉。
内核抢占调度模型建立了一个层次结构，用于判断哪些进程状态可以由其他状态抢占：
- 普通进程总是可以被抢占的，甚至由其他普通进程抢占。
- 如果系统处于核心态并正在处理系统调用，那么其他进程无法夺取其CPU时间，但中断可以中止系统调用。
- 中断可以暂停处于用户状态和核心状态的进程，中断具有最高优先级，因为中断触发后需要尽快处理。
内核抢占可以减少等待时间，因而保证『更平滑的』程序执行，但这样会增加内核复杂度，因为许多的数据需要进行并发保护，即便时在单处理器系统。