进程管理
进程的创建
linux通过fork方法创建一个新的进程，新进程为当前进程的子进程。子进程在创建时会拷贝父进程的大部分内容，会了提高进程创建速度，子进程只拷贝引用，等实际要写的时候，才完整拷贝内容到子进程空间，这叫做写时拷贝。
linux进程的存储结构为进程描述符，进程创建后会分配一个唯一的进程标识pid。linux中所有进程的最终父进程为init进程，系统启动时候创建的第一个进程。
进程上下文
进程上下文：进程执行系统调用的时候，从用户态切换到内核态，内核此时的执行环境就表示进程的上下文中。
线程
linux中没有线程的概念，没有单独提供一个创建线程的方法，要想创建线程使用的也是fork方法。这里先解释下线程和进程的关系。
linux中的进程表示一个执行的程序的，还包括了执行时的资源、状态、代码等一个统称。线程是在进程中活动的对象，每个线程都有一个独立的程序计数器、栈和寄存器。内核调度的对象是线程，而不是进程，每个进程内至少有一个线程。进程内的多个线程共享进程内的资源。
linux使用fork创建线程，需要设置共享的资源，比如地址空间、文件系统资源、文件描述符和信号处理程序等，这样新创建的线程就可以共享父进程资源。
进程调度
linux进程的调用采用的是抢占式调度，即调度程序来决定进程什么时候执行以及执行多久。进程的执行时间是预先分配好的，叫做进程的时间片。
非抢占式调度，即除非进程自己主动让出CPU，否者它会一直执行。
CPU密集型任务和I/O密集型任务
I/O密集型任务，这里的I/O指的是IO事件，比如磁盘、网络、外设的I/O事件。进程的大部分时间都用来提交I/O求或者等待I/O请求。对于这类型的任务，CPU是空闲的。
CPU密集型任务，进程的大部分时间都用来在执行代码上。除非抢占，否者它们通常会一直执行。
上下文切换
上下文切换，指的是从一个执行进程切换到另一个可执行进程。上下文切换时需要保存当前进程的运行状态，包括栈信息和寄存器信息，同时还要恢复上一个进程的运行时状态，包括恢复栈信息和寄存器信息，以及还有其它相关的状态信息。
上下文切换是耗性能的操作。
进程地址空间
用户空间中进程的内存，称为进程地址空间。进程地址空间，linux采用虚拟内存技术，系统为每个进程以虚拟方式共享内存空间。
进程只能访问系统分配的有效地址空间，地址空间也有相关的权限，比如读、写、执行。
linux使用内存描述符作为进程地址空间的存储结构，每个进程都关联一个内存描述符。
系统调用
linux将内存空间分为用户空间和内核空间，每个进程在用户空间进行分配，应用程序只能访问用户空间，不能访问内核空间。这样能够保证系统的安全性和稳定性。用户空间进程想要访问内核空间资源，必须通过系统调用才能访问。通过系统调用应用程序可以访问受限的资源和设备。
linux为系统调用提供了一层API封装，方便应用程序调用，这些API是使用C语言实现的。应用程序只要调用这些API就可以调用系统调用，访问受限资源。
系统调用是通过软中断实现的system_call()，linux为内置的所有系统调用都分配了一个唯一的系统调用号。应用程序执行系统调用时，系统通过系统调用号来找到对应的系统调用。系统调用后，用户空间的进程就会切换到内核，内核执行系统调用的时候就处于进程的上下文中。
中断
软中断
前面说的系统调用就是软中断的实现。
硬中断
硬中断指的是硬件设备发出的中断，比如键盘、网卡，当有数据输入时，会产生一个硬件中断信号到CPU，CPU通知中断处理程序处理硬中断。
内存管理
linux内核中的内存管理是以页为单位来管理的，尽管处理器最小的可寻址单位是字节。从虚拟内存角度来看，页就是最小的单位。
内存管理单元MMU，负责虚拟地址到硬件地址的转换。
页表
虚拟内存到物理内存的映射通过页表来实现，linux提供三级页表，虚拟内存通过页表完成到物理地址的转换。
SLAB
虚拟内存和物理内存的映射是以页为基本单位的，那如果内核需要小于一个页大小的内存，那就需要用到slab机制。
页缓存
页高速缓存（Page Cache）是Linux内核实现的磁盘缓存。主要用来减少对磁盘的I/O操作。将磁盘的数据缓存到cache中，把对磁盘的访问变为对内存的访问。
缓存的基本单位为页，所以也叫页缓存Page Cache。
读
应用程序的读read操作，内核会先从cache中读。判断是否缓存命中，如果在cache中直接返回。如果不在，先读磁盘，将磁盘数据先写入cache，再返回。
写
应用程序的写write操作，内核会将数据写入cache中，然后将cache中对应的page标记为dirty脏页，然后返回写入成功。
页回写
那cache中的页什么时候写入磁盘？
- 应用程序调用sync或fsync系统调用，内核立即写入磁盘；
- 内核定时线程flusher，会定期将cache写入磁盘。
- 如果当前内存空间不足，flusher会将cache写入磁盘，清空cache释放内存；
- 如果脏页在cache中驻留较长时间，flusher也会将其写入磁盘；
Linux.init
浅析Linux初始化init系统：
- sysvinit
- UpStart
- Systemd
参考资料
- 《Linux内核设计与实现》第三版
- 《深入理解Linux内核》
- 《Unix操作系统设计》