Linux操作系统之进程数据结构

前言

操作系统对我来说很抽象的，学了几年，工作中天天打交道，却不懂它。偶然听了极客时间的一门课（这里就不打广告了），很有启发。其实操作系统就好比一个公司：

• 进程管理：可以理解为公司的项目管理
• 内存管理：可以理解为公共资源的管理，比如会议室
• 文件系统：可以理解为项目开发过程中文档的管理
• 输入输出系统：可以理解为售前售后体系

进程和线程

• 进程：相当于一个项目
• 线程：相当于一个项目中一个个的开发任务
  就我的工作而言，一块开发板的软件开发（基于Android/Linux）叫一个项目，一个项目的开始我们叫开案。客户会要求我们要有什么什么功能，所以会有各个功能的需求，有些功能彼此之间没有关联性，可以并行执行；有些功能需要从头做到尾。
  在Linux内核里，无论是进程，还是线程，都统一叫做Task，由一个task_struct进行管理。

任务管理

上节有说到task_struct结构，它在include/linux/sched.h中定义，很长。

• 任务ID
  • pid：process id
  • tpid： thread group id（主线程的pid，如果tpid == pid，说明是主线程）
• 任务状态
  • state ：通过bitset方式设置
    • TASK_RUNNING：进程正在运行
    • TASK_INTERRUPTIBLE：可中断的睡眠状态
    • TASK_UNINTERRUPTIBLE：不可中断的睡眠状态
    • TASK_KILLABLE：可以终止的新睡眠状态
  • exit_state：
  • flags：
• 信号处理
  • blocked：被阻塞暂不处理
  • pending：等待处理
  • sighand：正在通过信号处理函数进行处理
• 进程调度
• 运行统计信息
  • utime：用户态消耗的CPU时间
  • stime：内核态消耗的CPU时间
  • nvcsw：自愿（voluntary）上下文切换
  • nivcsw：非自愿（involuntary）上下文切换
  • start_time：进程启动时间，不包含睡眠时间
  • real_start_time：进程启动时间，包含睡眠时间
• 进程亲缘关系
  • parent：指向父进程，终止时，必须向父进程发送信号
  • children：表示链表的头部，链表中所有元素都是它的子进程
  • sibling：用户把当前进程插入到兄弟链表中
• 进程权限
  • real_cred：谁能操作这个进程
  • cred：这个进程能操作谁
• 内存管理
  • mm
  • active_mm
• 文件与文件系统
  • fs
  • files