Linux 内核101：进程数据结构

linux 内核中有一个包含所有 task 的链表，把所有的 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 : 每个 task 都有一个 pid，是唯一的，不管是进程还是线程。
• tgid: 指向主线程的 pid
• group_leader: 指向进程的主线程

任何一个进程，如果只有主线程，那 pid 是自己，tgid 是自己，group_leader 指向的还是自己。

但是，如果一个进程创建了其他线程，那就会有所变化了。线程有自己的 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 之后，我们就可以判断一个 task 是线程还是进程了。

那么区分是进程还是线程有什么用呢？考虑下面几个场景：

• ps 命令

ps 默认展示的是所有进程的列表，而不是把所有的线程都列出来，那会显得很乱没有重点。

• 给线程发送 kill -9 信号？

假如说我们给某个进程中的一个线程发送了退出信号(比如 kill -9 )，那么我们不应该只退出这个线程，而是退出整个进程（至于为什么请看下文）。所以就需要某种方式，能够获取该线程所在进程中所有线程的 pid。

从一个进程中杀死某一个线程是非常危险的操作。比如说某个 thread正在进行分配内存的工作，这时候它会hold 内存分配器的 lock。如果你把它强制杀死了，这个锁就永远不会释放，那么其他的 thread 也会停止。所以需要主进程的协助，来优雅地退出所有的线程。

上图来源于这个so 上的问答。

不信的话，我们可以来做一个实验。

下图显示的是 htop 工具， 白色的表示进程 ， 绿色的表示线程 。可以看到每个线程确实都有一个唯一的 PID。

现在让我们来给图中标记的PID 为 21656 的 code-server 线程发送 kill -9 信号，然后发现，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; 。前面提到过需要区分线程和进程，这里也可以看出一点端倪。第一个是线程组共享的，一个是本任务的。

任务状态

一个 task 的任务状态一共可以取下面的这些值：

/* 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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