Linux进程调度与源码分析（二）——进程生命周期与task_struct进程结构体

1、进程生命周期

Linux操作系统属于多任务操作系统，系统中的每个进程能够分时复用CPU时间片，通过有效的进程调度策略实现多任务并行执行。而进程在被CPU调度运行，等待CPU资源分配以及等待外部事件时会属于不同的状态。下图描述了进程之间的状态关系：

• 运行状态：表示进程此刻正在运行。注，图示中的“运行”状态，并不对应TASK_RUNNING状态，TASK_RUNNING实际表示当前进程被填入CPU就绪队列，属于图示“等待”状态，后续在源码分析中会详细说明；
• 等待状态：表示进程外部事件已满足，并已被分配CPU资源，但由于当前CPU被其他进程占用，尚未被调度；
• 睡眠状态：表示进程需要等待外部事件满足方可被CPU调度。这里外部事件，比如在阻塞IO环境下，服务端进程等待客户端进程发送TCP三路握手连接请求；
• 终止状态：表示进程退出事件发生，进程所属用户地址空间与内核地址空间被释放。
• 对于进程终止的终止，这里有种特殊情况，父进程需要接收子进程退出时发出的SIGCHILD信号，完成对子进程task_struct进程结构体的释放任务，若父进程未能完成上述处理，则会导致名义上子进程已退出，但实际内核进程链表中仍然保留子进程信息，即僵尸进程。在Linux操作系统中，采用ps命令可以看到僵尸进程。（简述一下ps命令的原理：proc文件系统中以进程pid为名保存了系统中的进程信息，其通过遍历内核进程链表的方式获取进程信息，ps命令返回proc文件系统下的进程信息）

2、task_struct进程结构体

在Linux操作系统下，对进程的操作，都是通过task_struct数据结构来实现的。

结构体部分信息解释如下：

• volatile long state，描述了进程的不同状态，对应了进程生命周期。
• 若干struct list_head结构体，定义了进程内核链表指针，进程父进程，子进程等。
• struct mm_struct *mm  进程地址空间。关于这一块内容涉及到了Linux内存管理，会在分析Linux内存管理时详细介绍。
• Pid_t pid  进程ID。Linux操作系统中进程的唯一标识。注，进程页目录基地址也可以作为进程的唯一标识，用于访问进程地址空间。
• Char comm[TASK_COMM_LEN] 进程名称。
• Int prio, static_prio, normal_prio是与进程调度相关的优先级。具体的描述在分析到Linux进程调度的过程中再详细说明。