Linux进程概述

进程的概念

进程是 Linux 事务管理的基本单元，所有的进程均拥有自己独立的处理环境和系统资源。进程的环境由当前系统状态及其父进程信息决定和组成，将某个可执行文件加载到内存中运行，那么就会演变成一个或者是多个进程。（产生多个进程的原因是进程在运行的时候可以再创建新的进程，但是加载的时候只有一个进程），为了更好的理解进程，以我们平时在 Linux 环境下运行一个 C 程序为例进行说明： 代码很简单，hello world:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("hello world!!!!\r\n");
    while(1);
}

如下是在终端执行的命令：

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进程和可执行文件的区别

说到这里，有必要说一下程序和进程之间的关系，程序是存放在存储介质上的一个可执行文件，而进程是程序执行的过程。进程的状态是变化的，其中包括进程的创建、调度和消亡，程序是静态的，而对于进程来说是动态的。

我们在终端运行如下命令，可以看到如下的信息：

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从上述可以看出，可执行文件在存储时，可以分为：代码区（text）、数据区（data）和未初始化数据区（bss）三部分。对于一个进程来说，一个进程是一个运行着的程序段，一个进程主要包括在内存中宏申请的空间，代码（加载的程序，包括代码段，数据段，BSS）、堆、栈以及内核进程信息结构，打开的文件、上下文信息以及挂起的信号等。下面列出了可执行文件和进程的结构：

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进程的资源

为了更好地管理 Linux 所访问地资源，系统在内核头文件 include/linux/sched.h中定义了结构体 struct task_struct来管理每个进程地资源，下图中结构体中一部分成员的代码截图：

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图中仅仅知识呈现出一小部分内容，结构体 struct task_struct 主要包括线程基本信息、内存信息、tty 终端信息，当前目录信息、打开的文件描述符以及信号信息，除了这些，还有其他进程属性，例如：PID、PPID、UID、EUID。下图是一个关于结构体的一个示意图：

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进程的状态

对于单 CPU 系统来说，在某一个时刻，只能有一个进程处于运行状态，其他进程都处于其他状态，等待系统资源，各个任务根据调度算法在这些状态之间不停地切换。在Linux 2.6.12内核中，用户级进程主要有以下几种状态：就绪/运行状态、可中断地等待状态，不可中断地等待状态，停止状态和僵死状态。下面是代码各个状态的宏定义：

#define  TASK_RUNNING          0    /* 就绪 */
#define  TASK_INTERRUPTIBLE    1    /* 中断等待 */
#define  TASK_UNINTERRUPTIBLE  2    /* 不可中断等待 */
#define  TASK_ZOMBIE           4    /* 僵死 */
#define  TASK_STOPPED          8    /* 停止 */

下面示意图是用户级进程各个状态之间地切换示意图：

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而对于内核进程状态来说略有差异，其状态定义如下：

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进程的属性

pid tgid 的概念

在讲述这两个概念之前，先引入 Linux 中的另外一个概念，也就是线程，在前面提到，进程是资源分配的基本单元，那对于线程来讲，线程是 CPU 调度的最小单位。一个程序中至少有一个进程，一个进程中至少有一个线程。

其实，在 Linux里，无论是进程，还是线程，到了内核里面，都统一叫做任务(Task)，并且由一个统一的结构task_struct进行管理。下图是任务管理的一个示意图：

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如上图所示的任务列表一样，所有执行的项目有个项目列表，所以也应该有一个链表，将所有的 task_struct串起来，比如应该有如下所示的数据结构：

struct list_head     tasks;

对于每一个任务来说，都应该有一个ID,作为这个任务的唯一标识。在task_struct里面涉及到任务ID的，有下面几个：

pid_t pid;
pid_t tpid;
struct task_struct *group_leader;

上述中，pid是process id,tgid是thread group ID,对于任何一个进程，如果只有主线程，那么pid是自己，tgid也是自己,group_leader指向的还是自己。

但是，如果一个进程创建了其他进程，那么就会有所变化了。线程有自己的pid，tgid就是进程的主线程pid,group leader 指向的就是进程的主线程。

父进程号（PPID）

任何进程（除 init 进程）都是由另一个进程创建，该进程称为被创建进程的父进程，被创建的进程称为子进程，父进程号无法在用户层修改。父进程的进程号（PID）即为子进程的父进程号（PPID）。

进程组号（PGID）

在 Linux系统中，进程拥有自己的进程号（PID）和进程组号（PGID），进程组是一个或者多个进程的集合，它们与同一作业相关联，可以接收来自同一终端的各种信号。每个进程组都有唯一的进程组号，进程组号可以在用户层进行修改。

为了更好的说明上述几个“号”之间的区别，给出如下所示的代码：

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

int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    printf("\t pid\t ppid \t pgid\n");
    printf("parent\t%d\t%d\t%d\n",getpid(), getppid(), getpgid(0));

    for (i = 0; i < 2; i++) 
        if (fork() == 0)
            printf("child\t%d\t%d\t%d\n",getpid(), getppid(), getpgid(0));
    return 0;
}

运行代码，得到的结果如下所示：

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可以看到，第一行，主进程，pid = pgid，也就是说父进程也就是当前的shell，第二行，子进程，pid 依次增加，pgid=ppid,符合上述的说法

会话

会话，是一个或多个进程组的集合，系统调用函数getsid()用来获取某个进程的会话ID(SID)。

比如说，我们通过SSH登陆服务器，就会打开一个控制终端（TTY），这个控制终端就对应一个会话。而我们在终端中运行的命令以及他们的子进程，就构成了一个个进程组，其中，在后台运行的命令，构成的是后台进程组；在前台运行的命令，构成前台进程组。

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小结

上述就是本次关于 Linux 进程的一个概述，仅仅是一个概述，没有从很深的层面去分析，而且关于 Linux 进程的内容还有很多，这次只是说了其中一方面，不积硅步，无以至千里，加油呀。