linux进程解析--进程的退出及销毁

一进程的退出：
当一个进程运行完毕或者因为触发系统异常而退出时，最终会调用到内核中的函数do_exit(),在do_exit()函数中会清理一些进程使用的文件描述符，会释放掉进程用户态使用的相关的物理内存，清理页表，同时进程会调整其子进程的父子关系，会根据实际的情况向父进程发送SIG_CHLD信号。
下面是经过简化的内核代码，去掉了一些不用太关注的东西。
fastcall NORET_TYPE void do_exit(long code)
{
struct task_struct *tsk = current;
int group_dead;


//设置进程的状态为pf_exiting
tsk->flags |= PF_EXITING;
//从定时器队列中删除该进程
del_timer_sync(&tsk->real_timer);
//当前进程需要被trace相应的exit，将该进程的exit事件通过信号
//发送给父进程，也就是trace 进程
if (unlikely(current->ptrace & PT_TRACE_EXIT)) {
current->ptrace_message = code;
ptrace_notify((PTRACE_EVENT_EXIT << 8) | SIGTRAP);
}


//下面的几个exit是将进程同各个描述符分离，主要有内存描述符，信号量，文件描述符，文件系统，命名空间，若相关描述符不再有任何进程使用，会释放掉，后面会分析一下__exit_mm()和__exit_files()函数
__exit_mm(tsk);
exit_sem(tsk);
__exit_files(tsk);
__exit_fs(tsk);
exit_namespace(tsk);
exit_thread();
exit_keys(tsk);


if (group_dead && tsk->signal->leader)
disassociate_ctty(1);
//exit_code中存放进程的退出码
tsk->exit_code = code;
//调整进程子进程的父子关系，向相关进程发出SIG_CHLD信号
exit_notify(tsk);
//进程处于zombie或者dead状态，在此调用schedule,该进程就永远回不来了^O^
schedule();
for (;;) ;
}


static inline void __exit_mm(struct task_struct * tsk)
{
struct mm_struct *mm = tsk->mm;
//对于vfork来说，父进程会等待，直到子进程退出，在这里唤醒父进程
mm_release(tsk, mm);
if (!mm)
return;
/* more a memory barrier than a real lock */
task_lock(tsk);
//将进程的内存描述符设为空
tsk->mm = NULL;
up_read(&mm->mmap_sem);
//使当前的cpu进入懒惰tlb模式
enter_lazy_tlb(mm, current);
task_unlock(tsk);
//在这里真正的去释放内存描述符及相关所属资源
mmput(mm);
}
void mmput(struct mm_struct *mm)
{
//在多线程的情况下，可能多个线程会共享同一个进程描述符，mm_users就是指明了有多少个线程正在使用该描述符
if (atomic_dec_and_test(&mm->mm_users)) {
exit_aio(mm);
//没有进程使用该内存描述符了，应该可以释放掉该内存描述符所描述的一些进程用户态空间内存，并释放掉所有的vm_area_struct
exit_mmap(mm);
if (!list_empty(&mm->mmlist)) {
spin_lock(&mmlist_lock);
list_del(&mm->mmlist);
spin_unlock(&mmlist_lock);
}
//释放掉交换标记
put_swap_token(mm);
//释放掉内存描述符和pgd表，释放掉内存描述符
mmdrop(mm);
}
}


static void exit_notify(struct task_struct *tsk)
{
int state;
struct task_struct *t;
struct list_head ptrace_dead, *_p, *_n;
write_lock_irq(&tasklist_lock);


INIT_LIST_HEAD(&ptrace_dead);
    //改变进程子进程的父子关系
forget_original_parent(tsk, &ptrace_dead);


 
t = tsk->real_parent;

if ((process_group(t) != process_group(tsk)) &&
   (t->signal->session == tsk->signal->session) &&
   will_become_orphaned_pgrp(process_group(tsk), tsk) &&
   has_stopped_jobs(process_group(tsk))) {
__kill_pg_info(SIGHUP, (void *)1, process_group(tsk));
__kill_pg_info(SIGCONT, (void *)1, process_group(tsk));
}
if (tsk->exit_signal != SIGCHLD && tsk->exit_signal != -1 &&
   ( tsk->parent_exec_id != t->self_exec_id  ||
     tsk->self_exec_id != tsk->parent_exec_id)
   && !capable(CAP_KILL))
tsk->exit_signal = SIGCHLD;


//线程为组长线程且线程组已经空了，这个时候可以通知父进程sigchild消息了
//exit_signal为-1只有在其为非组长线程的线程的情况下才发生
if (tsk->exit_signal != -1 && thread_group_empty(tsk)) {
int signal = tsk->parent == tsk->real_parent ? tsk->exit_signal : SIGCHLD;
do_notify_parent(tsk, signal);
} else if (tsk->ptrace) {
do_notify_parent(tsk, SIGCHLD);
}


state = EXIT_ZOMBIE;
//对于线程而言，线程若不为trace进程trace的话，可以直接
//将exit_state置位exit_dead,对于单线程进程，exit_state为EXIT_DEAD
if (tsk->exit_signal == -1 && tsk->ptrace == 0)
state = EXIT_DEAD;
tsk->exit_state = state;


/*
* Clear these here so that update_process_times() won't try to deliver
* itimer, profile or rlimit signals to this task while it is in late exit.
*/
tsk->it_virt_value = 0;
tsk->it_prof_value = 0;


write_unlock_irq(&tasklist_lock);


list_for_each_safe(_p, _n, &ptrace_dead) {
list_del_init(_p);
t = list_entry(_p,struct task_struct,ptrace_list);
release_task(t);
}


/* If the process is dead, release it - nobody will wait for it */
//对于非组长线程的线程，对其进行清理，对于组长
//线程的清理则是在发送了sig_chld信号后，由其父进程
//进行清理
if (state == EXIT_DEAD)
release_task(tsk);


/* PF_DEAD causes final put_task_struct after we schedule. */
preempt_disable();
tsk->flags |= PF_DEAD;
}


从exit_notify代码中，我们可以看出发送SIG_CHLD信号的条件：
1对于单线程进程，当进程退出就发送sig_chld信号。
2对多线程进程，当线程组无其他线程时，才会发送sig_chld信号，发送sig_chld信号主要是为了让父进程处理回收组长进程，普通的非组长线程自己会把自己清理掉的。
  2.1组长线程退出且线程组无其他线程
  2.2非组长线程退出且线程组无其他线程
3进程被trace。
    线程组组长进程是最后一个被撤销处理掉的


二进程的撤销：
当进程终止运行后，一般会处于僵死状态，需要由父进程来执行wait操作来回收进程的进程描述符及内核栈所占内存，同时把僵死进程从进程相关的各个表上摘除下来。对应的处理函数是release_task(),该函数的处理过程是：
1递减进程拥有者进程的个数， atomic_dec(&p->user->processes);
2如果进程被跟踪，把它从调试程序的ptrace_children链表中删除。__ptrace_unlink(p);
3调用__exit_signal()删除所有的挂起信号并释放signal_struct描述符，若没有其它轻量级进程使用该signal_struct的话，会删除该数据结构: __exit_signal(p);
4调用__exit_sighand()删除信号处理函数： __exit_sighand(p);
5调用__unhash_process()，该函数依次执行下列操作：
 a变量nr_threads减1.
 b两次调用detach_pid(),分别从PIDTYPE_PID和PIDTYPE_TGID类型的PID散列表中删除进程描述符。
 c如果进程是线程组的领头进程，那么调用两次detach_pid()从PIDTYPE_PGID, PIDTYPE_SID类型的散列表中删除该进程描述符。
 d用RMOVE_LINKS从进程链表中删除该进程。
6如果进程不是线程组的领头进程，领头进程处于僵死状态，且该进程时线程组中的最后一个成员，该进程向领头进程的父进程发出一个信号，通知该进程已经死亡。
7调用sched_exit()函数来调整父进程的时间片。
8调用put_task_struct()递减进程描述符的引用计数，当计数器变为0时，则函数终止所有残留的对进程的引用.
  a递减进程所有者的user_struct 数据结构的使用计数，如果该引用计数变为0，释放该结构。
  b释放进程描述符以及thread_info描述符和内核态堆栈。