Linux 内核101：进程数据结构

本文参考了：

• 极客时间专栏《趣谈Linux操做系统》12.进程数据结构（上）：项目多了就须要项目管理系统
• Chapter 3. Process Management- Shichao's Notes
• How to kill an individual thread under a process in linux?

基本概念清单

• Linux 里面，进程和线程到了内核，统一都叫作任务(Task)。
• 每一个 task 都有一个数据接口task_struct，用来保存task 状态。

任务列表

linux 内核中有一个包含全部 task 的链表，把全部的 task_struct 连起来。

如图所示：

task_struct

struct 定义：

struct list_head		tasks;
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看一下每一个task_struct包含了哪些重要的字段。

任务 ID

和任务 ID 相关的字段有下面这些：

pid_t pid;
pid_t tgid;
struct task_struct *group_leader; 
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这三个字段的具体含义为：

• pid : 每一个 task 都有一个 pid，是惟一的，无论是进程仍是线程。
• tgid: 指向主线程的 pid
• group_leader: 指向进程的主线程

任何一个进程，若是只有主线程，那 pid 是本身，tgid 是本身，group_leader 指向的仍是本身。

可是，若是一个进程建立了其余线程，那就会有所变化了。线程有本身的 pid，tgid 就是进程的主线程的 pid，group_leader 指向的就是进程的主线程。

有了 tgid 以后，咱们就能够判断一个 task 是线程仍是进程了。

那么区分是进程仍是线程有什么用呢？考虑下面几个场景：

• ps命令

ps默认展现的是全部进程的列表，而不是把全部的线程都列出来，那会显得很乱没有重点。

• 给线程发送kill -9信号？

假如说咱们给某个进程中的一个线程发送了退出信号(好比kill -9)，那么咱们不该该只退出这个线程，而是退出整个进程（至于为何请看下文）。因此就须要某种方式，可以获取该线程所在进程中全部线程的 pid。

从一个进程中杀死某一个线程是很是危险的操做。 好比说某个 thread正在进行分配内存的工做，这时候它会hold 内存分配器的 lock。若是你把它强制杀死了，这个锁就永远不会释放，那么其余的 thread 也会中止。因此须要主进程的协助，来优雅地退出全部的线程。

上图来源于 这个so 上的问答。

不信的话，咱们能够来作一个实验。

下图显示的是htop工具，白色的表示进程，绿色的表示线程。能够看到每一个线程确实都有一个惟一的 PID。

如今让咱们来给图中标记的PID 为21656的code-server线程发送kill -9信号，而后发现，整个进程都退出了：

上图中，code-server这个 docker 容器进程在一分钟前退出了。

信号处理

源代码地址：github.com/torvalds/li…

/* Signal handlers: */
struct signal_struct		*signal;
struct sighand_struct		*sighand;
sigset_t			blocked;
sigset_t			real_blocked;
sigset_t			saved_sigmask;
struct sigpending		pending;
unsigned long			sas_ss_sp;
size_t				sas_ss_size;
unsigned int			sas_ss_flags;
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• blocked : 被阻塞暂不处理
• pending : 等待处理
• sighand : 哪一个信号正在被处理

注意这里的struct signal_struct *signal;指向了一个signal struct。这个struct 中还有一个struct sigpending pending;。前面提到过须要区分线程和进程，这里也能够看出一点端倪。第一个是线程组共享的，一个是本任务的。

任务状态

一个 task 的任务状态一共能够取下面的这些值：

/* Used in tsk->state: */
#define TASK_RUNNING 0
#define TASK_INTERRUPTIBLE 1
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2
#define __TASK_STOPPED 4
#define __TASK_TRACED 8
/* Used in tsk->exit_state: */
#define EXIT_DEAD 16
#define EXIT_ZOMBIE 32
#define EXIT_TRACE (EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD)
/* Used in tsk->state again: */
#define TASK_DEAD 64
#define TASK_WAKEKILL 128
#define TASK_WAKING 256
#define TASK_PARKED 512
#define TASK_NOLOAD 1024
#define TASK_NEW 2048
#define TASK_STATE_MAX 4096

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总结一下

个人公众号：全栈不存在的