Linux 进程状态rsl,进程初识

进程

一个进程就是一个正在执行程序的实例。从概念上说，进程是处于执行期的程序以及相关的资源的总称。进程不仅局限于一段可执行程序代码，通常还包含其它资源：内核数据对象、打开的文件、挂起的信号、处理器状态、内存地址空间、一个或多个执行线程等。

程序本身并不是进程，程序可以认为是磁盘上二进制代码的集合。当操作系统加载运行程序的那一时刻，即创建了新的进程。操作系统可以加载运行同一个程序多次，另一层意思是两个或多个进程可以共享同一程序代码。

在Linux中，通常调用fork()系统调用来创建一个新的进程。调用fork()的进程称为父进程，生成的新进程为子进程。fork()系统调用从内核返回两次:一次回到父进程，另一次回到子进程。

程序通过exit()系统调用退出执行。该函数会终结进程并将其占用的资源释放掉。父进程可以通过wait4()系统调用用来等待和获取子进程的退出状态。进程退出后被设置为僵死状态，直到它的父进程调用wait()或waitpid()为止。

进程状态

每个进程都有生命周期，从创建到终止。进程通过状态来体现生命周期的变化。进程状态可分为三大类：

运行态：该时刻进程占用cpu

就绪态：进程已经就绪，暂时未被cpu执行

阻塞态：等待某种外部事件发生

在Linux中，进程状态分为五种：

TASK_RUNNING:进程待执行(就绪态,在运行队列中待执行)或正在执行(运行态)

TASK_INTERRUPTIBLE:进程处于等待状态(阻塞态),等待某个条件达成后被内核唤醒，也可能因接收到信号而提前被唤醒

TASK_UNINTERRUPTIBLE:进程处于等待状态(阻塞态),不可中断，不接收任何信号，必须等待某事件发生才会被唤醒

TASK_TRACED:被其它进程跟踪,如被ptrace调试

TASK_STOPPED:进程停止执行，当进程接收到SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN或SIGTTOU信号后会进入此状态

进程的层次结构

当进程创建子进程后，父子进程会以某种形式保持关联，而子进程又可以创建更多的子进程，这样就组成一个进程的层次结构。

每个进程有且仅有一个父进程，但可以拥有0个或多个子进程。拥有同一个父进程的所有进程称为兄弟。

Linux中所有的进程都是PID为1的进程的后代。

进程描述符

内核把运行态的进程信息存放在由双向循环链表构成的任务队列中。队列中的每一项类型为struct task_struct,称为进程描述符结构，

该结构定义在文件中。进程描述符中包含一个具体进程的所有信息。

进程描述符的信息可以大致划分为以下几大类：

调度参数：进程优先级，最近消耗cpu的时间，最近睡眠的时间等。

内存映射：指向代码、数据、堆栈段或页表的指针。

信号：通过信号掩码显示哪些信号被忽略、哪些需要被捕捉、哪些暂时阻塞、哪些信号传递当中。

机器寄存器：当上下文切换时，机器寄存器的内容会被保存。

系统调用状态：当前系统调用的信息，包括参数和返回值。

文件描述符表：当某个文件被打开时，文件描述作为索引在文件描述表中定位相关文件的i节点数据结构。

统计数据：指向记录用户、系统执行时间。

内核堆栈：进程的内核部分可使用的固定堆栈。

其他：进程状态、PID、父子进程关系、用户和组标识等。

struct task_struct结构体比较大，完整的结构如下(linux-4.9.44):

struct task_struct {

#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK

/*

* For reasons of header soup (see current_thread_info()), this

* must be the first element of task_struct.

*/

struct thread_info thread_info;

#endif

volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */

void *stack;

atomic_t usage;

unsigned int flags; /* per process flags, defined below */

unsigned int ptrace;

#ifdef CONFIG_SMP

struct llist_node wake_entry;

int on_cpu;

#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK

unsigned int cpu; /* current CPU */

#endif

unsigned int wakee_flips;

unsigned long wakee_flip_decay_ts;

struct task_struct *last_wakee;

int wake_cpu;

#endif

int on_rq;

/*与调度相关的信息*/

int prio, static_prio, normal_prio;

unsigned int rt_priority;

const struct sched_class *sched_class;

struct sched_entity se;

struct sched_rt_entity rt;

#ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED

struct task_group *sched_task_group;

#endif

struct sched_dl_entity dl;

#ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS

/* list of struct preempt_notifier: */

struct hlist_head preempt_notifiers;

#endif

#ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACE

unsigned int btrace_seq;

#endif

unsigned int policy;

int nr_cpus_allowed;

cpumask_t cpus_allowed;

#ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU

int rcu_read_lock_nesting;

union rcu_special rcu_read_unlock_special;

struct list_head rcu_node_entry;

struct rcu_node *rcu_blocked_node;

#endif /* #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */

#ifdef CONFIG_TASKS_RCU

unsigned long rcu_tasks_nvcsw;

bool rcu_tasks_holdout;

struct list_head rcu_tasks_holdout_list;

int rcu_tasks_idle_cpu;

#endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */

#ifdef CONFIG_SCHED_INFO

struct sched_info sched_info;

#endif

/*task链表*/

struct list_head tasks;

#ifdef CONFIG_SMP

struct plist_node pushable_tasks;

struct rb_node pushable_dl_tasks;

#endif

/*虚拟内存空间*/

struct mm_struct *mm, *active_mm;

/* per-thread vma caching */

u32 vmacache_seqnum;

struct vm_area_struct *vmacache[VMACACHE_SIZE];

#if defined(SPLIT_RSS_COUNTING)

struct task_rss_stat rss_stat;

#endif

/* task state */

int exit_state;

int exit_code, exit_signal;

int pdeath_signal; /* The signal sent when the parent dies */

unsigned long jobctl; /* JOBCTL_*, siglock protected */

/* Used for emulating ABI behavior of previous Linux versions */

unsigned int personality;

/* scheduler bits, serialized by scheduler locks */

unsigned sched_reset_on_fork:1;

unsigned sched_contributes_to_load:1;

unsigned sched_migrated:1;

unsigned sched_remote_wakeup:1;

unsigned :0; /* force alignment to the next boundary */

/* unserialized, strictly 'current' */

unsigned in_execve:1; /* bit to tell LSMs we're in execve */

unsigned in_iowait:1;

#if !defined(TIF_RESTORE_SIGMASK)

unsigned restore_sigmask:1;

#endif

#ifdef CONFIG_MEMCG

unsigned memcg_may_oom:1;

#ifndef CONFIG_SLOB

unsigned memcg_kmem_skip_account:1;

#endif

#endif

#ifdef CONFIG_COMPAT_BRK

unsigned brk_randomized:1;

#endif

#ifdef CONFIG_CGROUPS

/* disallow userland-initiated cgroup migration */

unsigned no_cgroup_migration:1;

#endif

unsigned long atomic_flags; /* Flags needing atomic access. */

struct restart_block restart_block;

/*进程