Linux内核进程管理子系统有什么第七回 —— 进程主结构详解（3）

接前一篇文章：Linux内核进程管理子系统有什么第六回 —— 进程主结构详解（2）

本文内容参考：

Linux内核进程管理专题报告_linux rseq-优快云博客

《趣谈Linux操作系统 核心原理篇：第三部分 进程管理》—— 刘超

《图解Linux内核 基于6.x》 —— 姜亚华 机械工业出版社

特此致谢！

进程管理核心结构 —— task_struct

上一回给出了Linux内核源码中struct task_struct的定义，并且说明了理解和掌握此巨大的结构的方法。

那么从本回开始，就要深入到task_struct结构中，研究其各个成员了。

1. 任务ID相关成员

首先来看任务ID相关的成员。包括以下几个成员：

    pid_t				pid;
	pid_t				tgid;

	struct task_struct		*group_leader;

    struct list_head		thread_group;

 这几个字段的描述如下：

字段	类型	描述
pid	pid_t	进程id（准确地说应该是任务id）
tgid	pid_t	进程所属的线程组的id
group_leader	struct task_struct *	进程所处的线程组的领导进程
thread_group	list_head	将进程链接到线程组中，链表的表头为新城组领导进程的thread_group字段

前文书讲了进程和线程，Linux实际上并没有从本质上将进程和线程分开，线程又被称为轻量级进程（Low Weight Process，LWP）。这一点，从前文书（Linux内核进程管理子系统有什么第三回 —— 进程进阶知识（上）-优快云博客）所讲的进程和线程的区别中，就可见一斑。

在Linux中，无论进程还是线程，到了内核里头，都统一称作任务（Task），由一个统一的结构，就是这个struct task_struct进行管理。每一个任务就都应该有一个任务ID，作为该任务的唯一标识的ID（就像人们的身份证一样）。

讲到这，有的读者可能会有疑问了：既然是唯一标识的ID，那么有一个不就可以了，怎么上边有个pid_t pid，还有个pid_t tgid？弄俩干什么？

别着急，咱们先从一个代码讲起。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void *thread1(void *p)
{
    while (1)
    {
        printf("thread1 running\n");
        sleep(2);
    }
}

void *thread2(void *p)
{
    while (1)
    {
        printf("thread2 running\n");
        sleep(2);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t pid;
    pthread_t tid1, tid2;
    int ret;

    if ((pid = fork()) < 0)
    {
        printf("fork() failed\n");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0) //child process
    {
        ret = pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
        if (ret)
        {
            printf("thread1 create failed");
            return -1;
        }

        ret = pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
        if (ret != 0)
        {
            printf("thread2 create failed");
            pthread_cancel(tid1); //请求取消线程
            pthread_join(tid1, NULL);
            return -1;
        }

        pthread_join(tid1, NULL);
        pthread_join(tid2, NULL);
    }
    else //parent process
    {
        while(1)
            sleep(5);
    }

    return 0;
}

以上代码的功能大体说明如下：

1）首先，调用fork()创建一个子进程。如果fork()返回错误，则退出。否则往下进行；

2）如果返回值大于0，说明是父进程，则循环等待，每次循环休眠5秒；

3）如果返回值等于0，说明是子进程，那么创建两个线程；

4）在两个线程中也执行while循环，每次循环休眠2秒。

将此代码使用以下命令进行编译：

gcc process_test.c -lpthread -o process_test

编译完成后，在此终端下运行process_test：

./process_test

另起一个终端，执行以下命令：

ps -eLo pid,ppid,pgid,sid,lwp,nlwp,comm | grep process_test

实际命令及结果如下：

$ ps -eLo pid,ppid,pgid,sid,lwp,nlwp,comm | grep process_test
 765335  764210  765335  764210  765335    1 process_test
 765336  765335  765335  764210  765336    3 process_test
 765336  765335  765335  764210  765337    3 process_test
 765336  765335  765335  764210  765338    3 process_test

对于该结果的分析、以及struct task_struct中任务ID相关成员的讲解，请看下回。