[Linux] 通透讲解 什么是进程

标题：[Linux] 通透讲解 什么是进程 

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（图片来自网络）

目录

一.深入进程基本概念

 二.管理好进程

1.管理好进程的方法

2.描述进程-PCB

3.组织进程

正文开始： 

本文按照对进程的先描述再组织进行讲解 。

一.深入进程基本概念

        课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等。

        内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

 由于进程的概念非常重要，所以我们在这里再次讲解一遍：

        当我们写好一个程序的时候，编译源代码会产生对应的可执行程序，当我们./运行这个程序1的时候，操作系统会做两件事：

        1）将可执行程序加载到内存：

        但是尽管内存中已经加载了可执行程序，但是此时操作系统还无法管理这些程序，因为内存中没有描述相关属性的数据结构。所以在操作系统中，为了描述加载到内存中的程序的相关属性，所以衍生出一个概念PCB。（Linux中称为task_struct）Linux操作系统使用C语言写的，本质上task_struct就是一个结构体。每一个task_struct内部都存储有对应进程的属性信息。

        2）将代码和数据加载到PCB（task_struct）中:

 

         这样的操作最终我们达成了一个目的：将操作系统对进程的管理工作转化为了对特定数据结构的管理。

 二.管理好进程

1.管理好进程的方法

        想要管理好进程，首先需要描述好进程 ，对进程的管理仍然满足我们之前得出的结论：

先描述，再组织。

2.描述进程-PCB

        进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。课本上称之为PCB（process control block）， Linux操作系统下的PCB是: task_struct（也就是上图的组织进程的链表的节点）

task_struct-PCB的一种

        在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。

        task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。

（看一眼task_struct，不需要刨根问底）

// task_struct结构注释:

//　　==========================

　　long state //任务的运行状态（-1 不可运行，0 可运行(就绪)，>0 已停止）。

　　long counter //任务运行时间计数(递减)（滴答数），运行时间片。

　　long priority //运行优先数。任务开始运行时counter = priority，越大运行越长。

　　long signal //信号。是位图，每个比特位代表一种信号，信号值=位偏移值+1。

　　struct sigaction sigaction[32] //信号执行属性结构，对应信号将要执行的操作和标志信息。

　　long blocked //进程信号屏蔽码（对应信号位图）。

//　　--------------------------

　　int exit_code //任务执行停止的退出码，其父进程会取。

　　unsigned long start_code //代码段地址。

　　unsigned long end_code //代码长度（字节数）。

　　unsigned long end_data //代码长度 + 数据长度（字节数）。

　　unsigned long brk //总长度（字节数）。

　　unsigned long start_stack //堆栈段地址。

　　long pid //进程标识号(进程号)。

　　long father //父进程号。

　　long pgrp //父进程组号。


　　long session //会话号。

　　long leader //会话首领。

　　unsigned short uid //用户标识号（用户id）。

　　unsigned short euid //有效用户id。

　　unsigned short suid //保存的用户id。

　　unsigned short gid //组标识号（组id）。


　　unsigned short egid //有效组id。

　　unsigned short sgid //保存的组id。

　　long alarm //报警定时值（滴答数）。

　　long utime //用户态运行时间（滴答数）。

　　long stime //系统态运行时间（滴答数）。

　　long cutime //子进程用户态运行时间。

　　long cstime //子进程系统态运行时间。

　　long start_time //进程开始运行时刻。

　　unsigned short used_math //标志：是否使用了协处理器。

//　　--------------------------

　　int tty //进程使用tty 的子设备号。-1 表示没有使用。

　　unsigned short umask //文件创建属性屏蔽位。

　　struct m_inode * pwd //当前工作目录i 节点结构。

　　struct m_inode * root //根目录i 节点结构。

　　struct m_inode * executable //执行文件i 节点结构。

　　unsigned long close_on_exec //执行时关闭文件句柄位图标志。（参见include/fcntl.h）

　　struct file * filp[NR_OPEN] //进程使用的文件表结构。

//　　--------------------------

　　struct desc_struct ldt[3] //本任务的局部表描述符。0-空，1-代码段cs，2-数据和堆栈段ds&ss。

task_ struct内容（内部变量）分类：

        标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。

        状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。

        优先级: 相对于其他进程的优先级。

        程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。

        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上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]。I／ O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／ O设备和被进程使用的文件列表。记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等其他信息。

3.组织进程

        可以在内核源代码里找到它。所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。（下面作图的例子是以链表的形式组织进程为例）

完~

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