Linux 伺服器系統管理：第七章 行程管理      下一頁

第七章 行程與服務管理

7-1 行程簡介

內容：

7-1-1 行程與程式

『行程』是系統最小的程式執行單元，並享有獨立的記憶體空間。當行程被啟動之後，它便參與 CPU 排程並準備執行。行程一旦被 CPU 選入執行，它除了具有原 CPU 容許最大的記憶體空間之外，對於整個主機系統的資源設備也享有所有主控權（依照行程的權限而定）。簡單的說，在行程被選入執行的期間，所有主機電腦的資源都歸它掌控，但所能管理的程度仍需視該行程的權限而定。

『行程』（Process）與『程式』（Program）之間的差別，一直以來不斷困擾著初學者。簡單的說，程式是靜態還未執行的工作範本；而行程是依照工作範本所執行中的程式，它具有生命週期並進行活動中。此外，同一種工作範本（程式），可同時產生並進行多個執行工作，如圖 7-1 所示。

圖 7-1 行程與程式

基本上，行程必須由另一個行程所產生，產生行程者稱之為『父行程』（Parent process），被產生者則稱為『子行程』（Child process）。當子行程被產生時（fork() 系統呼叫），它會繼承父行程的工作環境，但還未真正被啟動；接著父行程再將程式嵌入子行程並啟動它，如圖 7-2 所示。另一個重點是，當父行程因某種原因被中止之後，所有由它所產生的子行程也將隨之被刪除。為了方便管理，每一個執行當中的行程都有一個序號，稱為『行程識別碼』（Process Identifier, PID）。

圖 7-2 行程的產生

既然行程是由它的父行程所產生，父行程必然也是由它的父行程所產生，所以系統必然存在一個始作俑者，它就是 init（PID=1）程序。也就是說，當系統啟動時第一個產生的行程是 init，其他的行程皆由它來產生。

7-1-2 行程概述

我們將行程的重點歸納如下：

  • 系統中第一個行程為 init（PID=1）。

  • 每一個行程都有一個編號，稱為 PID（Process ID）。

  • 執行中的行程，呼叫 fork() 系統呼叫可以產生另一個行程。行程產生另一個行程，新的行程稱為原行程的『子行程』（child process），而產生子行程者稱之為『父行程』（parent process）。

  • 當父行程被消滅時，所有由它所產生的子行程也必須隨之消失，否則稱之為『孤兒』（Orphan）。

  • 每一行程都有一個獨立的運作環境，行程之間也可透過其他機制來互相通訊，而此獨立的運作環境需要一塊記憶體容量來儲存。

  • 至於一部主機可容納多少行程產生，這與該主機 CPU 的處理能力有關，並且也與記憶體的容量息息相關。

  • 一般系統都屬於分時多工作業，表示系統內同時存在許多行程等待執行，CPU 以分配每一行程至多可以執行多少時間，如未完成作業，需再進入等待下一次輪流到才能執行。

  • 雖然同一時間僅能一個行程被執行，但這些行程還是能互相通訊，或共同完成任務，至於如何達成，請參閱相關作業系統書籍(或『Unix/Linux 系統管理實務』)，並非本課程範疇。

照理說，當父行程停止後，子行程便沒有存在的價值，應該隨之被消滅才對，但系統還是有可能發生異常狀況，讓某些子行程被遺留下來。因此，一般系統都會在某一區段時間內搜尋是否有『孤兒』存在，如發現有再將其刪除，否則它會繼續參與 CPU 行程排班，並可能佔用其他系統資源，造成系統執行一些沒有意義的工作。

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