进程管理2---进程描述符及任务结构

（一）进程描述符及任务结构

内核把进程的列表存放在叫任务队列的双向循环链表中。链表中的每一项都是task_struct（进程描述符或进程控制块）

每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）存放进程的管理和控制信息，在32位机器上他大约有1.7KB。

   task_struct包含以下内容：

（1）PID：又称进程标识符，每个进程都会被分配一个唯一的数字编号，用来区别其他进程，

ID为0调度进程（交换进程）1init进程，2页守护进程，
（2）状态：任务状态，退出代码，退出信号等。 
（3）优先级：相对于其他进程的优先级。 
（4）程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址。 
（5）内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针。 
（6）上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据。 
（7）I/O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设备和正在被进程使用的文件列表。 
（8）记账信息：可能包括处理器时间总和，使用的时钟总数，时间限制，记账号等。

                                      

（二）分配进程描述符

Linux通过slab分配器分配进程描述符，2.6以前的内核中，各个进程的task_struct存放在它们内核栈尾端，因为寄存器较少，只要通过栈指针就能计算出它的位置。现在都是动态生成task_struct,所以只需要在栈底或栈顶（内核栈的尾端）创建一个新的结构struct thread_info.

                                 

                                            

（三）进程描述符的存放

内核通过一个唯一的进程标识值或PID来标识每一个进程。PID是一个数，表示为pid_t隐含类型，实际上就是int类型。PID最大值为3268。

在内核访问任务（进程）通常需要获取指向其task_struct的指针。通过current宏查找当前正在运行进程的进程描述符 ，不同硬件体系结构该宏的实现也不同，有的是拿一个寄存器，有的只能在内核栈尾端创建thread_info结构，通过计算偏移间接的查找task_struct结构。在x86系统上，current把栈指针的后13个有效为屏蔽掉啊，用来计算出thread_info的偏移。该操作通过current_thread_info()函数来完成。

（四）进程状态

进程描述符state存放进程的状态，系统中所有的进程都会处于该状态的一种。

                    

这里所说的运行状态就是我们平常所理解的运行态和就绪态。

可中断和不可中断是阻塞状态的两种。

                       

（五）设置当前进程状态

内核经常需要调整某个进程状态。这时最好使用set_task_state(task,state)函数（将任务task的状态设置为state）

该函数将指定的进程设置为指定的状态。必要的时候回设置内存屏障来强制其他处理器做重新排序。否则，它等价与：task->state = state;

（五）程序上下文

可执行程序是进程的重要组成部分。这些代码从一个可执行文件载入到进程地址空间执行。一般就是用户空间。当一个程序执行系统调用或触发异常，就陷入了内核空间。此时成内核“代表进程执行”并处于进程上下文中。除非有优先级更高的进程需要执行并由调度器做出相应调整，否则在内核退出时，程序恢复在用户空间会继续执行。

系统调用和异常处理程序是对内核明确定义的接口。进程只有通过这些接口才能陷入内核执行——对内核的所有访问都必须通过这些接口。

（六）进程家族树

所有进程都是PID为1的init进程的后代。内核在系统启动的最后阶段启动init进程。该进程读取系统的初始化脚本并执行其他相关程序，最终完成系统启动整个过程。

拥有同一个父进程的所有进程称为兄弟。进程间的关系存放在进程描述符中。每个task_struct都包含一个指向其父进程task_struct、叫parent的指针。还包含一个称为children的子进程链表。