2.3.1 进程管理

内核中有许多与进程管理相关的部分。其中一些处理特定于CPU架构的事情（比如中断），而另一些则专注于程序的启动和调度。

在我们了解Linux细节之前，我们要注意，进程通常是基于可执行程序（或二进制文件）的面向用户的单元。另外，线程是进程上下文中的执行单元。你可能遇到过术语“多线程”，这意味着一个进程有许多并行执行，可能运行在不同的CPU上。

有了这个一般的观点，让我们看看Linux是如何做到的。从最细粒度到最小单元，Linux有以下内容：

会话

包含一个或多个进程组，并表示带有可选tty附加的面向用户的高级单元。内核通过一个称为会话ID（SID）的数字来标识会话。

进程组

包含一个或多个进程，一个会话中最多有一个进程组作为前台进程组。内核通过一个称为进程组ID（PGID）的数字来标识进程组。

进程

对多个资源（地址空间、一个或多个线程、套接字等）进行分组的抽象，内核通过/proc/self为当前进程向你公开这些资源。内核通过一个叫作进程ID（PID）的数字来标识一个进程。

线程

由内核以进程的形式实现。也就是说，没有专门的数据结构来表示线程。相反，线程是与其他进程共享某些资源（如内存或信号处理程序）的进程。内核通过线程ID（TID）和线程组ID（TGID）来标识一个线程，共享的TGID值意味着一个多线程进程（在用户空间，还有内核线程，但这超出了本书讨论的范围）。

任务

在内核中，有一个名为task_struct的数据结构—在sched.h（https://oreil.ly/nIgz8）中定义—它构成了实现进程和线程的基础。该数据结构捕获与调度相关的信息、标识符（如PID和TGID）、信号处理程序以及其他信息（例如与性能和安全性相关的信息）。简而言之，前面提到的所有单元都派生或锚定在任务中，但是，任务不会在内核之外公开。

我们将在第6章看到会话、进程组和进程的作用，并学习如何管理它们，它们将在第9章再次出现在容器的上下文中。

让我们来看看这些概念的实际应用：

❶bash shell进程的PID、PGID和SID为6756。从ls -al /proc/6756/task/6756/中，我们可以收集任务级别的信息。

❷ps进程的PID/PGID 6790和shell的SID相同。

我们在前面提到过，在Linux中，任务数据结构有一些与调度相关的信息。这意味着在任何给定的时间，进程都处于某种状态，如图2-2所示。

严格地说，进程状态稍微复杂一些。例如，Linux区分了可中断睡眠和不可中断睡眠，还有僵尸态（在这种状态下，它失去了父进程）。如果你对细节感兴趣，请查看文章“Process States in Linux”（https://oreil.ly/XBXbU）。

不同的事件会导致状态转换。例如，一个正在运行的进程在执行一些I/O操作（比如从文件中读取）时可能会转换到等待态，并且无法继续执行（离开C P U）。

在快速了解了进程管理之后，让我们研究一个相关的主题：内存。