Linux进程（一）：初识

 

前言

​   说到进程，我们都会说出进程时操作系统资源分配最小单位、每个进程有独立的代码和数据空间等类似的套话，所以说了那么多之后，进程在Linux系统中究竟是什么样的存在呢？提到这个问题，就不得不说PCB。
 

进程控制块 - PCB

​   进程，是操作系统的资源分配单位，我们需要弄懂进程，就需要弄懂这个进程的资源。而操作系统如何获取一个进程的相关信息呢？

​   在Linux系统中，进程控制块为一个结构体task_struct所定义的数据结构。task_struct位于/include/linux/sched.h中，其中包括了管理进程所需的各种信息。既然进程中主要是操作系统分配的资源，那么在PCB中理所当然应该有以下这些东西：
 

进程pid：用于区别进程

  有两个相关的参数：

• pid_t pid;：进程的唯一标识
• pid_t tgid;： 线程组的领头线程的pid成员的值

注：在Linux中pid的数量时有限的。
 

进程内存的资源

  struct mm_struct *mm：关于进程内存的描述，用来描述进程的内存资源。
 

文件系统资源

 struct fs_struct *fs：关于进程的文件系统资源。

 fs_struct中又有root、pwd信息，用来描述当前进程的根目录以及当前工作路径。
 

文件资源（打开的文件信息）

 struct files_struct *files：进程在运行过程中打开的文件以及文件的fd。

 所以理所应当，file_struct结构体中存在一个fd_array用来描述打开的fd的数组。

 除了上述的信息，还有以下东西也是一个进程必须的：

1. 进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器
2. 描述虚拟地址空间的信息（虚拟地址与物理地址的对应关系）
3. 描述控制终端的信息
4. 当前工作目录
5. umask掩码（保护文件创建和修改的权限）
6. 和信号相关的信息
7. 用户id和组id
8. 会话和进程组
9. 进程可以使用的资源上限（例如使用ulimit -a查看）
10. 用来恢复的一些CPU寄存器
     

task_struct的管理

​   Linux中定义了一个链表方便对进程的遍历，但是链表只能存储每个task_struct的数据，不能保存各个task_struct中间的关系，由于线程与线程直接会存在父子的关系，所以Linux中使用的是树来管理所有的task_struct结构体。树这种数据结构管理父子关系存在天然的优势。在Linux中使用pstree可以查看所有进程的关系树：

​   除了记录父子进程之间的管理，Linux操作系统对于进程来说还需要一项功能：通过进程的pid号快速查找到相应的进程(task_struct)，以便对相应的进程执行特定的操作。此处Linux操作系统通过hash表实现通过pid号对相应task_struct的快速查找。

​   Linux里用三个不同的数据结构存储进程的结构体，使得关于进程的访问在各种场景下都能达到最优。