＜Linux＞（极简关键、省时省力）《Linux操作系统原理分析之Linux 进程管理 2》（6）

4 Linux 进程管理

4.2 Linux 进程的状态和标识

4.2.1 Linux 进程的状态及转换

linux 中进程状态分为 5 种，每个进程在系统中所处的状态记录在它的任务结构体的成员项 state 中。进程的状态用符号常量表示，它们定义在/include/linux/sched.h 下：

1．运行态（running）——运行
该进程称为当前进程（current process），实际上 linux 并没有该状态，而是将其归结在可运行态。系统中设置全局指针变量 current，指向当前进程。

2．可运行态（Running）——就绪
Linux 中把所有处于运行、就绪状态的进程链接成一个双向链表，称为可运行队列（run_queue）。使用
任务结构体中的两个指针：

Struct task_struct *next_run；/*指向后一个任务结构体的指针*/
Struct task_struct *prev_run；/*指向前一个任务结构体的指针*/
该链表的首结点为 init_task。系统设置全局变量 nr_running 记录处于运行、就绪态的进程数。

3．等待态（wait）——阻塞
在 linux 中将该状态进一步划分为：可中断的等待态（ interruptible）和不可中断的等待状态（uninterruptible）。
👉可中断的等待态的进程可以由信号（signal）来解除其等待态，收到信号后进程进入可运行态。
👉不可中断的等待状态的进程，一般都是直接或间接在等待硬件条件，只能用特定的方式来解除其等待状态，如是用 wakeup（）。

处于等待态的进程根据其等待的事件排在不同的等待队列中。Linux 中等待队列是由一个 wait_queue结构体组成的单向循环链表。该结构体定义在 include/linux/wait.h 中，如下所示：

Struct wait_queue {
Struct task_struct *task；/*指向一个等待态的进程的任务结构体*/
Struct wait_queue *next；/*指向下一个 wait_queue 结构体*/
}

注：
👉与可运行队列不同，等待队列不是直接由进程的任务结构体组成队列，而是由于任务结构体对应的wait_queue 构成。
👉每个等待队列都有一个指向该队列的队首指针，它一般是个全局指针变量。

4．暂停态（stopped）
暂停态：进程由于需要接受某种特殊处理而暂时停止运行所处的状态。通常，进程在接受到外部进程的某个信号（SIGSTOP、SIGSTP、SIGTTOU）而进入暂停态。通常正在接受调试的进程就处于暂停态。

5．僵死态（zombie）
僵死态：进程的运行已经结束，但是由于某种原因它的进程结构体仍在系统中。

4.2.2 Linux 进程的标识

Linux 中，进程的标识是系统识别进程的依据，也是进程访问设备和文件时的凭证。Linux 为每个进程设置多种标识，不同的标识的用途不同。Task_struct 中记录着进程的各种标识：

1． Pid 32 位，但是为了与 UNIX 兼容（16 位），故 linux 也使用 16 位，最大值 32767。Pid 按照进程创建的先后顺序依次赋予进程，即前面进程 PID 值加 1。当达到最大值时，重复使用已经撤销进程的 PID。
2． 设置 Uid，gid 目的：文件保护。Linux 把文件的所有用户分为 3 类：所有者、同组用户、其他用户。
3． 一般情况下 euid=uid；egid= gid；fsuid= uid；fsgid= gid；
4． Euid 和 egid：在进程企图访问特权数据或代码时，系统内核需要检查进程的有效标识 Euid 和 egid。需要其他进程服务时，这两个指将变为服务进程 uid 和 gid。
5． fsuid ，fsgid：在进程企图访问文件时，系统内核需要检查进程的文件标识 fsuid ，fsgid。需要其他进程服务时，这两个指将变为服务进程 uid 和 gid。
6． 没有将 euid 和 fsuid，egid 和 fsgid 统一，原因：防止具有访问特权后，用户对系统造成破坏。
7． Suid 和 sgid 是 POSIX 标准要求的标识。当用户执行系统调用而使其用户标识 uid 或组标识 guid 改变时，suid 和 sgid 保存原来的值，以便恢复。

4.2.3 进程标识哈希表

Linux 的进程标识哈希表提供了按照哈希算法从进程 PID 快速查找对应任务结构体的方法，实现哈希算法的哈希函数定义为带参数的宏 pid_hashfn(x)，如下所示：

#define pid_hashfn(x) ((((x)>>8)^(x))&(PIDHASH_SZ-1))？？？
其中：参数 x 就是进程的标识 PID，计算结果的哈希值用于检索对应的任务结构体。例如 PID 为 228的哈希值是 100，PID 为 27536 的哈希值是 123，PID 为 27535 的哈希值是 100。

为了解决哈希值冲突的问题，Linux 把具有相同哈希值的 PID 对应的进程组成一个个双向循环链表。在 task_struct 中的两个成员项：

Struct task_struct * pidhash_next；/*指向后一个任务结构体的指针*/
Struct task_struct * pidhash _prev；/*指向前一个任务结构体的指针*/

1．进程标识哈希表
Linux 使用一个称为 pidhash[]的指针数组管理这些链表，称为进程标识哈希表。该表中记录各个链表首结点地址，数组元素的下标与链表的哈希值相同。

在 include/linux/sched.h 中 pidhash[]数组定义如下：
Struct task_struct * pidhash[PIDHASH_SZ];

pidhash 数组由 PIDHASH_SZ 个元素组成，每个元素是指向一个进程任务结构体的指针。
数组元素个数 PIDHASH_SZ 是系统中最多可容纳的进程数 NR_TASKS 除以 4，定义如下：

#define PIDHASH_SZ（NR_TASKS>>2)？？？

2.进程标识哈希表操作函数：