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进程

news 2025/7/29 12:45:08

1. 进程的定义

程序是指存储在外部存储（如硬盘）的一个可执行文件。

进程则是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动

进程包括代码段和数据段，除此之外进程一般还包含打开的文件，以及要处理的信号和CPU上下文等等。

2. 进程描述符

Linux内核通过一个被称为进程描述符的 task_struct 结构体来管理进程，这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在 include/linux/sched.h 文件中，是进程控制块（PCB）在Linux中的具体实现。

由于 task_struct 结构体可以说是 linux 内核源码中最复杂的一个结构体，所以我们这里只做浅浅的 ”窥探“。

主要字段	简要说明
`state`	表示进程状态，如可运行、可中断休眠、不可中断睡眠等
`pid`	进程的唯一表示符
`tpid`	线程组的领头线程的 `pid` ，用于区分不同的线程组
`flags`	进程的标志信息，如是否使用超级用户权限、是否正在退出等
`priority`	进程的优先级，包含静态优先级和动态优先级
`policy`	进程的调度策略，如先进先出、时间片轮转等
`mm`	指向进程的内存描述符，管理进程的地址空间
`parent`	指向进程的父进程
`children`	子进程列表的头部
`sibling`	兄弟进程列表的链接

3. 进程的状态

3.1 互斥状态（5个）

状态	定义	描述
`TASK_RUNNING`	运行	进程处于可执行状态，在这个状态下的进程要么正准备被执行（就绪），要么正在等待CPU时间片调度。
`TASK_INTERRUPTIBLE`	可中断等待	进程处于等待状态，其在等待某些条件成立或者接收到某些信号，进程会被唤醒变为运行状态。
`TASK_UNINTERRUPTIBLE`	不可中断等待	进程处于等待状态，其在等待某些条件成立，进程会被唤醒变为运行状态，但不能被信号唤醒。
`TASK_TRACED`	被追踪	进程处于被追踪状态，被debugger等进程监视
`TASK_STOPPED`	停止	进程处于停止状态，进程不能被执行。一般接收到 `SIGSTOP` ， `SIGTSTP` ， `SIGTTIN` ， `SIGTTOU` 信号进程会变成 `TASK_STOPPED` 状态。

3.2 终止状态（2个）

其实还有两个附加的进程状态既可以添加到 state 域中，又可以被添加到 exit_state 域中。只有当进程终止的时候，才会达到这两种状态。

状态	描述
`EXIT_ZOMBIE`	进程的执行被终止，但是其父进程还没有使用 `wait()` 等系统调用来获知它的终止信息，此时进程成为僵尸进程
`EXIT_DEAD`	进程的最终状态

4. 进程描述符（`PID`）

pid_t pid;	/* 进程标识符 */
pid_t tgid;	/* 线程标识符 */

在 CONFIG_BASE_SMALL 配置为0的情况下， PID 的取值范围是0到32767，即系统重的进程最大个数为32768个

#define PID_MAX_DEFAULT (CONFIG_BASE_SMALL ? 0x1000 : 0x8000)

在Linux系统中，一个线程组中的所有线程使用和该线程组的领头线程（该组中的第一个轻量级进程）相同的 PID ，并被存放在 tgid 成员中。只有线程组的领头线程的 pid 成员才会被设置为与 tgid 相同的值。注意， getpid() 系统调用返回的是当前进程的 tgid 值而不是 pid 值。