Linux下的進(jìn)程結(jié)構(gòu)是什么

　　進(jìn)程不但包括程序的指令和數(shù)據(jù)，而且包括程序計(jì)數(shù)器和處理器的所有寄存器及存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)的進(jìn)程堆棧，因此正在執(zhí)行的進(jìn)程包括處理器當(dāng)前的一切活動(dòng)。

　　因?yàn)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/538/" target="_blank">Linux是一個(gè)多進(jìn)程的操作系統(tǒng)，所以其他的進(jìn)程必須等到系統(tǒng)將處理器使用權(quán)分配給自己之后才能運(yùn)行。當(dāng)正在運(yùn)行的進(jìn)程等待其他的系統(tǒng)資源時(shí)，Linux內(nèi)核將取得處理器的控制權(quán)，并將處理器分配給其他正在等待的進(jìn)程，它按照內(nèi)核中的調(diào)度算法決定將處理器分配給哪一個(gè)進(jìn)程。

　　內(nèi)核將所有進(jìn)程存放在雙向循環(huán)鏈表（進(jìn)程鏈表）中，其中鏈表的頭是init_task描述符。鏈表的每一項(xiàng)都是類型為task_struct，稱為進(jìn)程描述符的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含了與一個(gè)進(jìn)程相關(guān)的所有信息，定義在《include/linux/sched.h》文件中。task_struct內(nèi)核結(jié)構(gòu)比較大，它能完整地描述一個(gè)進(jìn)程，如進(jìn)程的狀態(tài)、進(jìn)程的基本信息、進(jìn)程標(biāo)識符、內(nèi)存相關(guān)信息、父進(jìn)程相關(guān)信息、與進(jìn)程相關(guān)的終端信息、當(dāng)前工作目錄、打開的文件信息、所接收的信號信息等。

　　下面詳細(xì)講解task_struct結(jié)構(gòu)中為重要的兩個(gè)域：state（進(jìn)程狀態(tài)）和pid（進(jìn)程標(biāo)識符）。

　　1）進(jìn)程狀態(tài)

　　Linux中的進(jìn)程有以下幾種狀態(tài)。

　　● 運(yùn)行狀態(tài)（TASK_RUNNING）：進(jìn)程當(dāng)前正在運(yùn)行，或者正在運(yùn)行隊(duì)列中等待調(diào)度。

　　● 可中斷的阻塞狀態(tài)（TASK_INTERUPTIBLE）：進(jìn)程處于阻塞（睡眠）狀態(tài)，正在等待某些事件發(fā)生或能夠占用某些資源。處在這種狀態(tài)下的進(jìn)程可以被信號中斷。接收到信號或被顯式的喚醒呼叫（如調(diào)用wake_up系列宏：wake_up、wake_up_interruptible等）喚醒之后，進(jìn)程將轉(zhuǎn)變?yōu)門ASK_RUNNING 狀態(tài)。

　　● 不可中斷的阻塞狀態(tài)（TASK_UNINTERUPTIBLE）：此進(jìn)程狀態(tài)類似于可中斷的阻塞狀態(tài)（TASK_INTERRUPTIBLE），只是它不會(huì)處理信號，把信號傳遞到這種狀態(tài)下的進(jìn)程不能改變它的狀態(tài)。在一些特定的情況下（進(jìn)程必須等待，直到某些不能被中斷的事件發(fā)生），這種狀態(tài)是很有用的。只有在它所等待的事件發(fā)生時(shí)，進(jìn)程才被顯式的喚醒呼叫喚醒。

　　● 可終止的阻塞狀態(tài)（TASK_KILLABLE）：Linux內(nèi)核 2.6.25 引入了一種新的進(jìn)程狀態(tài)，名為 TASK_KILLABLE。該狀態(tài)的運(yùn)行機(jī)制類似于 TASK_UNINTERRUPTIBLE，只不過處在該狀態(tài)下的進(jìn)程可以響應(yīng)致命信號。它可以替代有效但可能無法終止的不可中斷的阻塞狀態(tài)（TASK_UNINTERRUPTIBLE），以及易于喚醒但安全性欠佳的可中斷的阻塞狀態(tài)（TASK_INTERRUPTIBLE）。

　　● 暫停狀態(tài)（TASK_STOPPED）：進(jìn)程的執(zhí)行被暫停，當(dāng)進(jìn)程收到SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU等信號時(shí)，就會(huì)進(jìn)入暫停狀態(tài)。

　　● 跟蹤狀態(tài)（TASK_TRACED）：進(jìn)程的執(zhí)行被調(diào)試器暫停。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被另一個(gè)進(jìn)程監(jiān)控時(shí)（如調(diào)試器使用ptrace（）系統(tǒng)調(diào)用監(jiān)控測試程序），任何信號都可以把這個(gè)進(jìn)程置于跟蹤狀態(tài)。

　　● 僵尸狀態(tài)（EXIT_ZOMBIE）：進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束，父進(jìn)程尚未使用wait函數(shù)族（如使用waitpid（）函數(shù)）等系統(tǒng)調(diào)用來“收尸”，即等待父進(jìn)程銷毀它。處在該狀態(tài)下的進(jìn)程“尸體”已經(jīng)放棄了幾乎所有的內(nèi)存空間，沒有任何可執(zhí)行代碼，也不能被調(diào)度，僅僅在進(jìn)程列表中保留一個(gè)位置，記載該進(jìn)程的退出狀態(tài)等信息供其他進(jìn)程收集。

　　● 僵尸撤銷狀態(tài)（EXIT_DEAD）：這是終狀態(tài)，父進(jìn)程調(diào)用wait函數(shù)族“收尸”后，進(jìn)程徹底由系統(tǒng)刪除。

　　它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖3.2所示。

　　內(nèi)核可以使用set_task_state和set_current_state宏來改變指定進(jìn)程的狀態(tài)和當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的狀態(tài)。

　　2）進(jìn)程標(biāo)識符

　　Linux內(nèi)核通過唯一的進(jìn)程標(biāo)識符PID來標(biāo)識每個(gè)進(jìn)程。PID存放在進(jìn)程描述符的pid字段中，新創(chuàng)建的PID通常是前一個(gè)進(jìn)程的PID加1，不過PID的值有上限（大值 = PID_MAX_DEFAULT – 1，通常為32767），讀者可以查看/proc/sys/kernel/pid_max來確定該系統(tǒng)的進(jìn)程數(shù)上限。

　　當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，內(nèi)核通常作為某一個(gè)進(jìn)程的代表。一個(gè)指向task_struct的宏current用來記錄正在運(yùn)行的進(jìn)程。current經(jīng)常作為進(jìn)程描述符結(jié)構(gòu)指針的形式出現(xiàn)在內(nèi)核代碼中，例如，current-》pid表示處理器正在執(zhí)行的進(jìn)程的PID。當(dāng)系統(tǒng)需要查看所有的進(jìn)程時(shí)，則調(diào)用for_each_process（）宏，這將比系統(tǒng)搜索數(shù)組的速度要快得多。

　　在Linux中獲得當(dāng)前進(jìn)程的進(jìn)程號（PID）和父進(jìn)程號（PPID）的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)分別為getpid（）和getppid（）。