task_struck資料結構

在Linux核心中，通過task_struct這個結構體對程序進行管理，我們可以叫他PCB或者程序描述符。這個結構體定義在include/linux/sched.h中。

鑑於這個結構體的複雜，本文分成多個部分來分析它。

程序狀態

程序狀態由結構體中的如下程式碼定義：

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

其中state的可取的值如下：

/*
 * Task state bitmask. NOTE! These bits are also
 * encoded in fs/proc/array.c: get_task_state().
 *
 * We have two separate sets of flags: task->state
 * is about runnability, while task->exit_state are
 * about the task exiting. Confusing, but this way
 * modifying one set can't modify the other one by
 * mistake.
 */
#define TASK_RUNNING        0
#define TASK_INTERRUPTIBLE  1
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE    2
#define __TASK_STOPPED      4
#define __TASK_TRACED       8
/* in tsk->exit_state */
#define EXIT_DEAD       16
#define EXIT_ZOMBIE     32
#define EXIT_TRACE      (EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD)
/* in tsk->state again */
#define TASK_DEAD       64
#define TASK_WAKEKILL       128
#define TASK_WAKING     256
#define TASK_PARKED     512
#define TASK_STATE_MAX      1024
················
#define TASK_KILLABLE       (TASK_WAKEKILL | TASK_UNINTERRUPTIBLE)
#define TASK_STOPPED        (TASK_WAKEKILL | __TASK_STOPPED)
#define TASK_TRACED     (TASK_WAKEKILL | __TASK_TRACED)
 

其中，有五個互斥狀態：

• TASK_RUNNING。表示程序要麼正在執行，要麼正要準備執行（已經就緒），正在等待cpu時間片的排程。
• TASK_INTERRUPTIBLE。程序因為等待一些條件而被掛起（阻塞）而所處的狀態。這些條件主要包括：硬中斷、資源、一些訊號……，一旦等待的條件成立，程序就會從該狀態（阻塞）迅速轉化成為就緒狀態TASK_RUNNING。
• TASK_UNINTERRUPTIBLE。意義與TASK_INTERRUPTIBLE類似，除了不能通過接受一個訊號來喚醒以外，對於處於TASK_UNINTERRUPIBLE狀態的程序，哪怕我們傳遞一個訊號或者有一個外部中斷都不能喚醒他們。只有它所等待的資源可用的時候，他才會被喚醒。這個標誌很少用，但是並不代表沒有任何用處，其實他的作用非常大，特別是對於驅動刺探相關的硬體過程很重要，這個刺探過程不能被一些其他的東西給中斷，否則就會讓進城進入不可預測的狀態。
• TASK_STOPPED。程序被停止執行，當程序接收到SIGSTOP、SIGTTIN、SIGTSTP或者SIGTTOU訊號之後就會進入該狀態。
• TASK_TRACED。表示程序被debugger等程序監視，程序執行被除錯程式所停止，當一個程序被另外的程序所監視，每一個訊號都會讓進城進入該狀態。

兩個終止狀態：

• EXIT_ZOMBIE。程序的執行被終止，但是其父程序還沒有使用wait()等系統呼叫來獲知它的終止資訊，此時程序成為殭屍程序。
• EXIT_DEAD。程序的最終狀態。

以及新增的睡眠狀態：

• TASK_KILLABLE。當程序處於這種可以終止的新睡眠狀態中，它的執行原理類似於 TASK_UNINTERRUPTIBLE，只不過可以響應致命訊號。

對於TASK_DEAD到TASK_STATE_MAX這五個定義，除了知道TASK_WAKEKILL是和程序睡眠有關以外，別的都沒有找到具體含義。希望以後用得上的時候能知道。

程序識別符號

sched.h中的以下程式碼定義程序識別符號：

pid_t pid;
pid_t tgid;

Unix系統通過pid來標識程序，linux把不同的pid與系統中每個程序或輕量級執行緒關聯，而unix程式設計師希望同一組執行緒具有共同的pid，遵照這個標準linux引入執行緒組的概念。一個執行緒組所有執行緒與領頭執行緒具有相同的pid，存入tgid欄位，getpid()返回當前程序的tgid值而不是pid的值。
在Linux系統中，一個執行緒組中的所有執行緒使用和該執行緒組的領頭執行緒（該組中的第一個輕量級程序）相同的PID，並被存放在tgid成員中。只有執行緒組的領頭執行緒的pid成員才會被設定為與tgid相同的值。注意，getpid()系統呼叫返回的是當前程序的tgid值而不是pid值。

注意系統中pid的範圍是有限的，