：Linux進程凍結技術：讓你的系統更穩定

你是否曾經遇到過在系統休眠時出現的各種問題？例如檔案系統被破壞、創建hibernation image失敗、設備suspend異常等等。這些問題都可以透過Linux進程凍結技術來解決。

1. 進程凍結技術（freezing of tasks）是指在系統hibernate或suspend的時候，將使用者進程和部分核心執行緒置於「可控」的暫停狀態。
2. 如果沒有凍結技術，進程可以在任意可調度的點暫停，而且直到cpu_down才會暫停並遷移。這會為系統帶來很多問題：
   1. 有可能破壞檔案系統。在系統建立hibernate image到cpu down之間，如果有進程還在修改檔案系統的內容，這將會導致系統復原之後無法完全復原檔案系統；
   2. 有可能導致創建hibernation image失敗。創建hibernation image需要足夠的內存空間，但是在這段期間如果還有進程在申請內存，就可能導致創建失敗；
   3. 有可能幹擾設備的suspend和resume。在cpu down之前，device suspend期間，如果進程還在存取設備，尤其是存取競爭資源，就有可能造成設備suspend異常；
   4. # 有可能導致進程感知系統休眠。系統休眠的理想狀態是所有任務對休眠過程無感知，睡醒之後全部自動恢復工作，但是有些進程，比如某個進程需要所有cpu online才能正常工作，如果進程不凍結，那麼在休眠過程中將會工作異常。
3. # 凍結的物件是核心中可以被調度執行的實體，包括使用者行程、核心執行緒和work_queue。使用者程序預設是可以被凍結的，借用訊號處理機制實作；核心執行緒和work_queue預設是不能被凍結的，少數核心執行緒和work_queue在建立時指定了freezable標誌，這些任務需要對freeze狀態進行判斷，當系統進入freezing時，主動暫停運行。 kernel threads可以透過呼叫kthread_freezable_should_stop來判斷freezing狀態，並主動調用__refrigerator進入凍結；work_queue透過判斷max_active屬性，如果max_active=0，則不能入隊新的work，所有work延遲後執行。

標記系統freeze狀態的有三個重要的全域變數：pm_freezing、system_freezing_cnt和pm_nosig_freezing，如果全為0，表示系統未進入凍結；system_freezing_cnt>0表示系統進入凍結，pm_freezing=truetrue凍結使用者進程，pm_nosig_freezing=true表示凍結核心執行緒和workqueue。它們會在freeze_processes和freeze_kernel_threads中置位，在thaw_processes和thaw_kernel_threads中清零。
fake_signal_wake_up函數巧妙的利用了訊號處理機制，只設定任務的TIF_SIGPENDING位，但不傳遞任何訊號，然後喚醒任務；這樣任務在傳回使用者態時會進入訊號處理流程，檢查系統的freeze狀態，並做對應處理。
任務主動呼叫try_to_freeze的程式碼如下：

```

```

1. static inline bool try_to_freeze_unsafe(void)
2. {
3. if (likely(!freezing(current))) //检查系统是否处于freezing状态
4. return false;
5. return __refrigerator(false); //主动进入冻结
6. }
7.  
8. static inline bool freezing(struct task_struct *p)
9. {
10. if (likely(!atomic_read(&system_freezing_cnt))) //系统总体进入freezing
11. return false;
12. return freezing_slow_path(p);
13. }
14.  
15. bool freezing_slow_path(struct task_struct *p)
16. {
17. if (p->flags & PF_NOFREEZE) //当前进程是否允许冻结
18. return false;
19.  
20. if (pm_nosig_freezing || cgroup_freezing(p)) //系统冻结kernel threads
21. return true;
22.  
23. if (pm_freezing && !(p->flags & PF_KTHREAD)) //系统冻结用户进程
24. return true;
25.  
26. return false;
27. }

進入凍結狀態直到恢復的主要函數:bool __refrigerator(bool check_kthr_stop)

1. {
2. ...
3. for (;;) {
4. set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE); //设置进程为UNINTERRUPTIBLE状态
5.  
6. spin_lock_irq(&freezer_lock);
7. current->flags |= PF_FROZEN; //设置已冻结状态
8. if (!freezing(current) ||
9. (check_kthr_stop && kthread_should_stop())) //判断系统是否还处于冻结
10. current->flags &= ~PF_FROZEN; //如果系统已解冻，则取消冻结状态
11. spin_unlock_irq(&freezer_lock);
12.  
13. if (!(current->flags & PF_FROZEN)) //如果已取消冻结，跳出循环，恢复执行
14. break;
15. was_frozen = true;
16. schedule();
17. }
18. ......
19. }

總之，Linux進程凍結技術是一個非常有用的技術，可以幫助你避免一些潛在的問題，讓你的系統更穩定。如果你想了解更多關於這個技術的信息，可以查看本文提供的參考資料。

以上是：Linux進程凍結技術：讓你的系統更穩定的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！