Linux中的0号进程与1号进程

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1、0号进程与1号进程

Linux中PID为0的进程是所有其他进程的祖先, 也称作idle进程或swapper进程,在系统初始化时由kernel自身从无到有创建。进程0的数据成员大部分是静态定义的,即由预先定义好的INIT_TASK, INIT_MM等宏初始化。进程0的描述符init_task定义在arch/arm/kernel/init_task.c中,由INIT_TASK宏初始化。 init_mm等结构体定义在include/linux/init_task.h内,为init_task成员的初始值,分别由对应的初始化宏如INIT_MM等初始化。

进程0最终会通过调用kernel_thread创建一个内核线程去执行init函数,这个新创建的内核线程即进程1(这时还是共享着内核线程0的资源属性如地址空间等)。init函数继续完成剩余的内核初始化,并在函数的最后调用execve系统调用,以装入用户空间的可执行程序/sbin/init,这时进程1就拥有了自己的属性资源,成为一个普通进程(init进程)。至此,内核初始化和启动过程结束。下面就进入了用户空间的初始化,最后运行shell登陆界面。(注:Init进程一直存活,因为它创建和监控在操作系统外层执行的所有进程的活动。)

2、系统启动过程中0号进程与1号进程的作用

系统允许一个进程创建新进程,新进程即为子进程,子进程还可以创建新的子进程,形成进程树结构模型。整个linux系统的所有进程也是一个树形结构。树根是系统自动构造的,即在内核态下执行的0号进程。由0号进程创建1号进程(内核态),1号负责执行内核的初始化工作及进行系统配置,并创建若干个用于高速缓存和虚拟主存管理的内核线程。随后,1号进程调用execve()运行可执行程序init,并演变成用户态1号进程,即init进程。它按照配置文件/etc/initab的要求,完成系统启动工作,创建编号为1号、2号...的若干终端注册进程getty。每个getty进程设置其进程组标识号,并监视配置到系统终端的接口线路。当检测到来自终端的连接信号时,getty进程将通过函数execve()执行注册程序login,此时用户就可输入注册名和密码进入登录过程,如果成功,由login程序再通过函数execv()执行shell,该shell进程接收getty进程的pid,取代原来的getty进程。再由shell直接或间接地产生其他进程。

上述过程可描述为:0号进程->1号内核进程->1号用户进程(init进程)->getty进程->shell进程。

注意,上述过程描述中提到:1号内核进程调用执行init并演变成1号用户态进程(init进程),这里前者是init是函数,后者是进程。两者容易混淆,区别如下:

(1)init()函数在内核态运行,是内核代码;

(2)init进程是内核启动并运行的第一个用户进程,运行在用户态下;

(3)一号内核进程调用execve()从文件/etc/inittab中加载可执行程序init并执行,这个过程并没有使用调用do_fork(),因此两个进程都是1号进程。

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