CN104991811B - 隔离系统切换时进程运行状态的调整方法以及智能终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔离系统切换时进程运行状态的调整方法以及智能终端，其方法包括有：隔离系统管理模块接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；所述隔离系统管理模块向确定出的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号；所述进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态；以及一种智能设备。本发明通过检测进程所在的隔离系统前后台状态的变化，利用现有的内核信号机制来获得前后台状态变换事件并处理，使得该隔离系统内的所有进程适时调整其所处于的状态。

Description

隔离系统切换时进程运行状态的调整方法以及智能终端

技术领域

本发明涉及虚拟化技术领域，具体而言，本发明涉及一种隔离系统切换时进程运行状态的调整方法以及智能终端。

背景技术

随着虚拟化技术的发展，利用虚拟化技术，在Linux平台上，可以通过container容器虚拟化技术，对用户进程进行隔离，实现多个隔离系统的同时运行。

Linux Container容器是一种内核虚拟化技术，可以提供轻量级的虚拟化，以便隔离进程和资源，而且不需要提供指令解释机制以及全虚拟化的其他复杂性，因此，广泛应用于服务器端和用户的设备端，用以解决服务器端的多系统的同时运行，以及用户的设备端同时运行多个隔离系统。

然而，在服务器端，多个隔离系统同时运行时，隔离系统之间并没有前后台的区分；而在用户的设备端，多个隔离系统同时运行，通常将当前与用户交互的隔离系统定义为前台系统；反之定义为后台系统。而且，多个隔离系统同时运行，对设备上的系统资源的使用提出了更高的要求，亟需对系统资源进行合理分配。

比如，对于前台系统，其需要与用户进行交互，因此，运行在前台的隔离系统中的进程可以占用显示和输入外设等系统资源，而运行在后台的隔离系统中的进程则不能抢占前台的显示和输入，且可以释放部分显示、输入等系统资源，以此提高系统资源的利用率。

然而，目前的隔离系统并不能感知自己的前后台状态，隔离系统中的进程也无法查询到自己的前后台状态，也就无法适时地调整其对系统资源的占用情况。

信号(signal)是一种进程间通信机制，它给应用程序提供一种异步的软件中断，使应用程序有机会接受其他程序或终端发送的命令(即信号)。应用程序收到信号后，有三种处理方式：忽略，默认，或捕捉。进程收到一个信号后，会检查对该信号的处理机制。如果是SIG_IGN，就忽略该信号；如果是SIG_DFT，则会采用系统默认的处理动作，通常是终止进程或忽略该信号；如果给该信号指定了一个处理函数(捕捉)，则会中断当前进程正在执行的任务，转而去执行该信号的处理函数，返回后再继续执行被中断的任务。

信号是由内核(kernel)管理的。信号的产生方式多种多样，它可以是内核自身产生的，比如出现硬件错误(比如出现分母为0的除法运算，或者出现segmentation fault)，内核需要通知某一进程；也可以是其它进程产生的，发送给内核，再由内核传递给目标进程。

结合信号机制，本发明提出了一种进程运行状态调整方法，使得隔离系统中的进程能够根据隔离系统的前后台状态的变化，适时调整自己的运行状态。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种智能终端和隔离系统切换时进程运行状态调整方法，使得隔离系统中的进程能够感知隔离系统的前后台状态的变化，适时调整其对系统资源的占用情况，提高系统资源的利用率。

本发明方案提供了一种隔离系统切换时进程运行状态调整方法，其技术方案如下：

一种隔离系统切换时进程运行状态调整方法，包括有步骤：

隔离系统管理模块接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；

该隔离系统管理模块向确定出的待切换的隔离系统内的进程发出前台切换信号或后台切换信号；

该进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预告注册的函数调整运行状态。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种智能终端，其技术方案包括有：隔离系统管理模块以及至少两个的隔离系统，其中，所述隔离系统模块用于接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；向确定出的待切换的隔离系统中的进程发送前台切换信号以及后台切换信号，使得该进程调用针对该前台切换信号以及后台切换信号的预告注册的函数调整运行状态。

本发明所能达到的有益效果是：

在一个设备上通过虚拟化技术运行有多个隔离系统时，通过检测进程所在的隔离系统前后台状态的变化，利用现有的内核信号机制来获得前后台状态变换事件并处理，使得该隔离系统内的所有进程适时调整其所处于的状态，以减少其资源占用，提高系统整体的资源利用率；

进一步地，运行的各隔离系统可以运行内核的本地指令，无须即时编译即可解读隔离系统管理模块发出的信号指令，更进一步地减少了运行资源的浪费。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明智能设备的内部结构示意图；

图2为本发明的隔离系统管理模块的组成结构示意图；

图3为本发明的隔离系统切换时进程运行状态的调整方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明主要涉及一种隔离系统切换时进程运行状态的调整方法，其中基本思想为：在操作系统的内核(kernel)设置一隔离系统管理模块，在内核中记录进程的前后台状态；当所在的隔离系统前后台状态发生改变时，由内核中的该隔离系统管理模块向进程发送前后台切换信号；在进程中预先注册前后台切换信号的响应函数，以响应前后台隔离系统的变换，调整进程的行为，使该系统下运行的应用进程随着该系统前后台状态转换下进行不同的状态改变，使得进程进入后台时释放系统资源，提高了操作系统的资源利用率。

本发明还涉及一种智能设备，其主要包括的模块以及各单元之间相互交互而实现的各种功能，也将通过以下流程或方法描述，本技术领域人员应当理解，通过以下各图结合方法的描述，本发明的智能设备的各模块和各单元所能实现的功能，是容易理解的。

本发明提供的智能终端，内部结构框图如图1所示，包括：设置于内核中的隔离系统管理模块102，以及设置于Linux Container容器中的多个隔离系统103。

隔离系统管理模块102在Linux操作系统中(本实施例中优选为Linux操作系统)通过设备节点(如/proc/xxx,/sys/xxx,或/dev/xxx等)与用户空间的应用程序交互，用户空间的应用程序向设备节点发送系统前后台切换的命令，所述隔离系统管理模块102响应该切换命令，并根据当前的前后台状态，向不同的应用进程发送信号。

各隔离系统为运用虚拟技术(本实施例中为运用Linux Container，一种内核虚拟化技术)而在用户设置上设置的多个隔离系统，各隔离系统内的用户进程相互隔离而互不影响。

在用户设备上虽然能够在Linux Container容器内同时运行多个隔离系统，但是在某一时刻只有一个隔离系统能够与用户进行交互动作，在本实施例中将该系统定义为前台隔离系统，而不能够与用户进行交互的隔离系统则定义为后台隔离系统，然而，需要说明的是，本发明技术方案中并不排除用户设备本身的Linux操作系统本身为与用户交互的前台系统，而Linux Container容器内的各隔离系统均为后台隔离系统的情形。

当前与用户交互的前台隔离系统处于切换时，则由隔离系统管理模块102向该前台隔离系统内的所有进程发送后台切换信号，使各进程切换进入后台状态。

当前未与用户交互的后台隔离系统于切换时，则由隔离系统管理模块102向该后台隔离系统内的所有进程发送前台切换信号，使后台隔离系统内的各进程由后台状态切换至前台状态。

进一步地，所述隔离系统管理模块102还用于在发送前台切换信号或后台切换信号之前，根据隔离系统管理模块102确定的待切换的隔离系统当前的运行状态，以及预设的切换策略，决定进行切换。

例如，隔离系统管理模块102确定出的待切换的隔离系统当前的运行状态为前台运行状态时，根据所述隔离系统管理模块102中预设的切换策略，在单位时长无响应或者到达预定时长时，由所述隔离系统管理模块102决定该前台隔离系统切换到后台继续运行，以释放更多的系统资源。

进一步地，所述隔离系统管理模块102还用于存储所述隔离系统切换后的前后台的状态；或者将待切换的隔离系统对应的隔离空间描述符中的前后台字段进行更新；或者将所述进程对应的进程描述符中的前后台字段进行更新，关于该部分的描述详见于后文。

结合图2所示，隔离系统管理模块102包括有切换命令解析单元201以及切换信号发送单元202，其中的切换命令解析单元201用于接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；其中的切换信号发送单元202用于向确定出的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号，从而使得所述进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态。

隔离系统管理模块102接收到的前述切换命令均经过切换命令解析单元201解析过通讯传递给切换信号发送单元202，进一步将用于状态转换的切换信号传递至相应的待切换的隔离系统。

本发明涉及的一种隔离系统切换时进程运行状态的调整方法，其应用进程运行场景为linux操作系统，本发明方法的实现依赖于三个基本条件：基于操作系统内核设置的隔离系统管理模块，基于Linux Container虚拟化技术实现的内核轻量级虚拟化，以及基于该虚拟化技术实现的多隔离系统。

在本发明技术方案中，操作系统可以为传统意义上的linux操作系统或Unix操作系统，也可以是基于linux操作系统衍生出来的Android系统，还可以为以Windows平台为基础的win系统，等等，且本发明中所述的设备不仅可以指传统意义上的实体设备，也可以为采用云计算技术的虚拟运行设备，如虚拟服务器等，而基于Linux Container虚拟化技术实现的多隔离系统则为可以在设备上运行的以上种类的操作系统。以下则以在用户终端上的linux操作系统为例进行说明，且该终端上的多个隔离系统分别为系统A、系统B以及系统C。

本发明技术方案中，利用隔离系统管理模块在隔离系统切换时进程运行状态的调整方法，如图1所示，则本发明方法的实现步骤如下：

步骤S300:隔离系统管理模块接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；

在内核中设置的隔离系统管理模块102定义隔离系统切换到前台和后台的信号，及进程的信号响应函数，该隔离系统管理模块102通过设备节点(如/proc/xxx,/sys/xxx,或/dev/xxx等)与用户空间的应用程序交互，接收到切换命令。

用户空间的应用程序向设备节点发送系统前后台的切换命令，隔离系统管理模块102响应切换命令，获取当前的该切换命令中携带的参数确定待切换的隔离系统。

从切换命令中获取用于确定待切换的隔离系统的参数的过程如下所述：

在隔离系统需要发生切换时，先由上层应用根据各种触发策略，如用户的主动切换选择；事件触发，如后台来电话，需要被切换到前台等向隔离系统管理模块的设备节点中发送切换命令。切换命令可以带参数，以指定那个后台系统切换到前台。

较佳地，隔离系统管理模块102接收到命令后，可根据相关的策略来决定是否发生切换：

具体地，隔离系统管理模块102接收到命令后，可以根据预设的策略决定是否切换，例如，预设的策略中包括有：当前台系统通话进行时，该前台系统无论是否接收到切换命令，均不做任何改变，在此策略下的前台系统正在通话时，如果接收向后台转换的切换命令，则可拒绝切换到后台，或者直接不响应该切换命令，而在通话结束后再执行该切换命令。

决定进行切换后，隔离系统管理模块102执行切换，并进行以下步骤：

步骤S301:隔离系统管理模块向确定出的待切换的隔离系统内的进程发出前台切换信号或后台切换信号；

本步骤中，隔离系统管理模块向待切换为前台的隔离系统内的进程发送前台切换信号；向待切换为后台的隔离系统内的进程发送后台切换信号。

具体地，在本实施例中的多个隔离系统中，在某种情况下如系统A要从前台切换到后台，则由隔离系统管理模块102向系统A中的所有进程发送响应的后台切换信号，如SIGBACK切换信号，从而使系统A在由前台状态切换到后台状态之后，系统A内的所有进程均能够接收该SIGBACK切换信号；

又如在某种情况下系统B要从后台切换到前台，则由隔离系统管理模块102向其所有进程发送相关的变化信号，如SIGFRONT切换信号，则使该系统B中的所有进程均能够接收SIGFRONT切换信号；而对一直在后台的系统C和/或其它的系统N，则该隔离系统管理模块102不向其中正在运行的所有进程发送任何信号。

发送信号的方法，可调用linux内核的相关函数。在需要响应前后台变换事件的进程中，利用linux信号相关系统调用，注册函数，捕捉SIGFRONT切换信号和SIGBACK切换信号。

除了发送前后台变换的信号外，还要在隔离系统管理模块102中或者进程描述符的nsproxy对象的前后台字段中标记前后台状态。这样进程就可以通过隔离系统管理模块102的设备节点查询其所处的前后台状态。隔离系统管理模块102通过上述标记，返回正确的前后台状态值。

步骤302:进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态。

具体地，切换为后台状态的隔离系统中的进程接收到SIGBACK切换信号后，调用针对SIGBACK切换信号预先注册的处理函数，调整运行状态，改变至后台运行行为，包括有停止音乐播放、关闭wifi连接等。

切换为前台状态的隔离系统中的进程接收到SIGFRONT切换信号后，调用针对SIGFRONT切换信号预先注册的处理函数，调整运行状态，改变至前台运行行为，包括有恢复音乐的播放，恢复wifi连接等。

在实际应用中，可以在针对SIGFRONT切换信号预先注册的函数中申请系统资源，在针对SIGBACK切换信号预先注册的函数中释放系统资源。

内核中用进程描述符structtask_struct结构来描述进程，其中的字段nsproxy指向命名空间描述符structnsproxy。命名空间用来将进程隔离到不同空间，以实现系统的隔离。但当前的描述符中只做了隔离，即：只标记了进程所在的隔离空间，而没有字段来标记其所在隔离空间的前后台状态。

在本发明实施例的优选实施方案中，为了标记隔离系统的前后台状态，有以下两个实现方法：

1)在隔离系统管理模块中，记录structnsproxy结构对象的前后台状态，因为每个进程都有一个字段指向此命名空间对象，所以进程可以在隔离系统管理模块中查询自己的前后台状态；

2)在进程描述符structtask_struct或者命名空间描述符structnsproxy中增加一个前后台字段，用来记录前后台状态。

本发明技术方案中的隔离系统管理模块也可以根据进程描述符structtask_struct或者命名空间描述符structnsproxy中增加的字段来判定该进程所在的隔离系统处于前台状态或者后台状态。

而当该隔离系统内的所有进程调整运行状态之后，则更新隔离系统管理模块记录的相关数据，包括当前隔离系统的状态转换，当前各隔离系统的运行状态，并且将待切换的隔离系统对应的隔离空间描述符中的前后台字段进行更新；和/或当前隔离系统及切换后的隔离系统内、以及下一个待切换的隔离系统内的进程字符段的更新，即将所述进程对应的进程描述符中的前后台字段进行更新。

本发明技术方案中的隔离系统管理模块在记录前述相关数据的同时，也可以存储当前状态下隔离系统的前后台状态。

本发明的方法，即使在其虚拟环境下有任意个操作系统，但每个操作系统只有两种状态，即前台状态和后台状态，而设备的应用程序框架层(或用户空间)也仅需要感知需要切换的两个系统的状态即可，而无须考虑其它的操作系统，如前述的需要切换的系统A和B，而对于系统C则不用采取任何措施。

本发明的方法和智能设备还可运用在嵌入式系统中，由于嵌入式系统的内存一般较小，因此其系统资源异常宝贵，在运行虚拟机的情况下运行多个虚拟系统时，对资源的使用及分配发问提出了更高的要求，与前述android系统类似的，在嵌入式系统中，也需要当前系统检测前后台状态，并在后台状态时能尽量地释放系统资源，从而使系统运行更加地流畅。

通过以上技术方案，本发明能够在一个设备上通过虚拟化技术运行有多个隔离系统时，通过检测进程所在的隔离系统前后台状态的变化，利用现有的内核信号机制来获得前后台状态变换事件并处理，使得该隔离系统内的所有进程适时调整其所处于的状态，使得处于后台系统中的进程切断与窗口管理器的连接，同样保证处于前台系统中的进程重新与容器管理器保持连接，从而减少其资源占用，提高系统整体的资源利用率。

进一步地，运行的各隔离系统可以运行内核的本地指令，无须即时编译即可解读隔离系统管理模块发出的信号指令，更进一步地减少了运行资源的浪费。

本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔离系统切换时进程运行状态的调整方法，其特征在于，包括：

隔离系统管理模块接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；

所述隔离系统管理模块向确定出的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号；

所述进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态；

其中，该方法还包括：所述进程通过以下任一种方式，查询其所处的前后台状态：

所述进程根据隔离系统管理模块中记录的命名空间描述符structnsproxy的前后台状态，确定其所处的前后台状态；

所述进程根据进程描述符structtask_struct或者structnsproxy中的前后台字段记录的前后台状态，确定其所处的前后台状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离系统管理模块向确定出的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号，具体包括：

所述隔离系统管理模块向待切换为前台的隔离系统内的进程发送前台切换信号；以及

所述隔离系统管理模块向待切换为后台的隔离系统内的进程发送后台切换信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述隔离系统管理模块向确定出的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号之前，还包括：

隔离系统管理模块根据待切换的隔离系统当前的运行状态，以及预设的切换策略，决定进行切换。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态之后，还包括：

将待切换的隔离系统对应的隔离空间描述符中的前后台字段进行更新；或者

将所述进程对应的进程描述符中的前后台字段进行更新。

5.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态之后，还包括：

所述隔离系统管理模块存储所述隔离系统切换后的前后台的状态。

6.一种智能终端，其特征在于，包括：隔离系统管理模块，以及至少两个隔离系统；其中，

所述隔离系统管理模块用于接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；向确定出的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号；使得所述进程调用针对所述前台切换信号或后台切换信号预先注册的函数调整运行状态；

其中，所述进程通过以下任一种方式，查询其所处的前后台状态：

所述进程根据隔离系统管理模块中记录的命名空间描述符structnsproxy的前后台状态，确定其所处的前后台状态；

所述进程根据进程描述符structtask_struct或者structnsproxy中的前后台字段记录的前后台状态，确定其所处的前后台状态。

7.如权利要求6所述的智能终端，其特征在于，所述隔离系统管理模块包括：

切换命令解析单元，用于接收到切换命令后，根据其中携带的参数确定待切换的隔离系统；

切换信号发送单元，用于向所述切换命令解析单元确定的待切换的隔离系统内的进程发送前台切换信号或后台切换信号。

8.如权利要求7所述的智能终端，其特征在于，

所述切换信号发送单元具体用于向待切换为前台的隔离系统内的进程发送前台切换信号；以及向待切换为后台的隔离系统内的进程发送后台切换信号。

9.如权利要求6-8任一所述的智能终端，其特征在于，

所述隔离系统管理模块还用于在发送前台切换信号或后台切换信号之前，根据所述切换命令解析单元确定的待切换的隔离系统当前的运行状态，以及预设的切换策略，决定进行切换。

10.如权利要求6-8任一所述的智能终端，其特征在于，

所述隔离系统管理模块还用于存储所述隔离系统切换后的前后台的状态；或者将待切换的隔离系统对应的隔离空间描述符中的前后台字段进行更新；或者将所述进程对应的进程描述符中的前后台字段进行更新。