Linux進(jìn)程描述符如下

進(jìn)程描述符都是task_struct類(lèi)型結(jié)構(gòu)，它的域包含了與一個(gè)進(jìn)程相關(guān)的所有信息。

進(jìn)程狀態(tài)

運(yùn)行狀態(tài)

暫停狀態(tài)

可中斷的等待狀態(tài)：進(jìn)程被掛起（睡眠），直到一些條件變?yōu)檎妗?/p>

不可中斷的等待狀態(tài)：這種情況用的很少，當(dāng)進(jìn)程打開(kāi)一個(gè)設(shè)備文件時(shí)，其相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)始探測(cè)相應(yīng)的硬件設(shè)備時(shí)會(huì)用到這個(gè)狀態(tài)。

僵死狀態(tài)：進(jìn)程執(zhí)行被終止，但是，父進(jìn)程還沒(méi)發(fā)布wait（）類(lèi)系統(tǒng)調(diào)用以返回死進(jìn)程有關(guān)的信息，父進(jìn)程在發(fā)布wait（）調(diào)用前，不能丟棄死進(jìn)程的描述符的數(shù)據(jù)，因?yàn)楦高M(jìn)程可能還要使用。

標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程

目前，pthread庫(kù)已合并到標(biāo)準(zhǔn)的C庫(kù)中，并吸收了輕量級(jí)進(jìn)程的優(yōu)點(diǎn)。

其中，任何類(lèi)Unix操作系統(tǒng)允許用戶使用一個(gè)叫做進(jìn)程標(biāo)識(shí)符PID的數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)進(jìn)程。PID是32位無(wú)符號(hào)整數(shù)，存放在進(jìn)程描述符的pid域中。PID被順序編號(hào)（最大為32767）。

任務(wù)數(shù)組：內(nèi)核在它自己的地址空間保存了一個(gè)全局靜態(tài)數(shù)組task，數(shù)組中的元素就是進(jìn)程描述符指針。

因?yàn)檫M(jìn)程是動(dòng)態(tài)實(shí)體，因此其被存放在動(dòng)態(tài)內(nèi)存中，而不是存放在永久性分配給內(nèi)核的內(nèi)存區(qū)。

進(jìn)程描述符和進(jìn)程內(nèi)核態(tài)堆棧的存放：

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esp寄存器是CPU棧寄存器，用來(lái)存放棧頂?shù)牡刂贰?a href="http://m.makelele.cn/tags/intel/" target="_blank">Intel系統(tǒng)中，棧起始于末端，并朝這個(gè)內(nèi)存區(qū)開(kāi)始的方向增長(zhǎng)。從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)以后，進(jìn)程的內(nèi)核態(tài)堆棧的內(nèi)核態(tài)堆?？偸强盏模虼耍琫sp寄存器直接指向這個(gè)內(nèi)存區(qū)的頂端。

每個(gè)進(jìn)程都擁有獨(dú)立的內(nèi)核棧和機(jī)器上下文，資源描述符，當(dāng)用戶態(tài)進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)核態(tài)執(zhí)行內(nèi)核代碼時(shí)，需要保存運(yùn)行時(shí)刻的棧與機(jī)器上下文。

進(jìn)程鏈表

一個(gè)雙向循環(huán)鏈表把所有進(jìn)程聯(lián)系起來(lái)：

當(dāng)然如果掃描所有進(jìn)程找出可運(yùn)行的進(jìn)程是非常低效的，所以可以專門(mén)設(shè)一個(gè)可運(yùn)行進(jìn)程鏈表。當(dāng)然還有空閑鏈表。

PIDhash表

為了方便kill()函數(shù)利用PID號(hào)殺死進(jìn)程，產(chǎn)生了PIDhash表，表項(xiàng)即為進(jìn)程描述符，當(dāng)進(jìn)程描述符沖突時(shí)（因?yàn)閷⑦M(jìn)程描述符加入表時(shí)是通過(guò)散列函數(shù)分配的 NR_TASKS/4），Linux利用鏈接表來(lái)處理沖突的PID號(hào)。

進(jìn)程切換

為了控制進(jìn)程的執(zhí)行，內(nèi)核必須有能力掛起正在CPU上運(yùn)行的進(jìn)程，并恢復(fù)以前掛起的某個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行。

硬件上下文

因所有進(jìn)程共享CPU寄存器，所以進(jìn)程切換時(shí)需要將硬件上下文部分存放在TSS段（任務(wù)狀態(tài)段），而剩余部分保存在內(nèi)核態(tài)堆棧。

進(jìn)程切換只發(fā)生在內(nèi)核態(tài)。在進(jìn)程切換執(zhí)行之前，用戶態(tài)下的進(jìn)程使用的所有寄存器的內(nèi)容都已被保存，這也包括指定用戶態(tài)堆棧指針地址的ss和esp寄存器的內(nèi)容。

?每個(gè)進(jìn)程包含有它自己最小長(zhǎng)度為104字節(jié)的TSS段。操作系統(tǒng)還需要額外的字節(jié)來(lái)存放硬件不能自動(dòng)保存的寄存器以及I/O的訪問(wèn)權(quán)位圖。需要這種位圖是因?yàn)閕operm()及iopl()系統(tǒng)調(diào)用可以允許用戶態(tài)進(jìn)程直接訪問(wèn)特殊的I/O端口。尤其是，如果把eflag寄存器的IOPL域設(shè)置為3，就允許用戶態(tài)的進(jìn)程訪問(wèn)權(quán)位圖位為0的任何一個(gè)I/O端口。

GDT中存放著TSSD選擇符指向TSS，但這樣通過(guò)GDT查找很麻煩，所以在tr寄存器中包含了當(dāng)前正在CPU上運(yùn)行的TSSD選擇符和兩個(gè)非編程域Base域和Limit域。

內(nèi)核線程
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在Linux中，內(nèi)核線程在以下幾個(gè)方面不同于普通進(jìn)程：

每個(gè)內(nèi)核線程執(zhí)行一個(gè)單獨(dú)指定的內(nèi)核函數(shù)，而普通進(jìn)程只有通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行內(nèi)核函數(shù)。

內(nèi)核線程只允許在內(nèi)核態(tài)，而普通進(jìn)程既可以運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)，也可以運(yùn)行在用戶態(tài)。

因?yàn)閮?nèi)核線程只運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)，它們只使用大于PAGE_OFFSET的線性地址空間。另一方面，不管是在用戶態(tài)還是內(nèi)核態(tài)，普通進(jìn)程可以使用4GB的線性地址空間。

進(jìn)程0

所有進(jìn)程的祖先叫做進(jìn)程0，或因?yàn)闅v史原因叫做swapper進(jìn)程，它在Linux內(nèi)核初始化階段從無(wú)到有創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核線程/進(jìn)程。

進(jìn)程0創(chuàng)建內(nèi)核線程執(zhí)行init()函數(shù)初始化四個(gè)必要的線程（處理內(nèi)存高速緩存及交換活動(dòng)），init()調(diào)用execve()系統(tǒng)調(diào)用裝入可執(zhí)行程序init。因此init內(nèi)核線程變成一個(gè)普通進(jìn)程，它擁有自己的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且從不終止，因?yàn)樗鼊?chuàng)建和監(jiān)控OS外層的所有所有進(jìn)程活動(dòng)。

當(dāng)撤銷(xiāo)進(jìn)程時(shí)，由終止進(jìn)程創(chuàng)建的所有進(jìn)程都成為init的子進(jìn)程。避免孤兒進(jìn)程的出現(xiàn)。



審核編輯：劉清