1.什么是进程
进程的两个基本元素是程序代码（可能被执行相同程序的其它进程共享）和代码相关联的数据集。进程是一种动态描述，可以看看成是在内存中正在进行的程序，但是并不代表所有的进程都在运行。（进程在内存中因策略或调度需求，会处于各种状态）广义上，所有的进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
2.进程控制块
每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）来维护进程相关的信息，因为我们需要知道系统正在执行那个进程，执行完这个进程又会去执行哪一个进程，他什么时候被打断，又什么时候继续，所以我们就引入了进程控制块，用来保存进程信息，Linux的进程控制块就是task_struct结构体。下面就来简单介绍一下这个结构体中的成员和其作用。
3.task_struct结构体中的成员
<1>首先我们来了解一下，task_struct结构体中都有哪些内容
标识符：描述本进程的唯一标识符，用来区别其他进程
状态：任务状态，退出代码，退出信号等。
优先级：相对于其它进程的优先级。
程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址。
内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还和其他进程共享的内存块的指针。
上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据
I/ O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设和被进程使用的文件列表。
记账信息：可能包括处理器的综合，使用的是帧数综合，时间限制，记账号等。
在Centos6.5中这个结构体在/usr/include/linux/sched.h的文件里（在管理员权限下）。
1.进程状态
volatile long state;
int exit_state;state成员的可能取值如下：
#define TASK_RUNNING 0//表示进程正在进行，要么准备进行
#define TASK_TNTERRUPTIBLE 1//表示进程被阻塞（睡眠），直到某个条件为真，条件一旦达成，进程的状态机被设置为TASK_RUNNING.
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2//与上面那个的功能类似，但是不能通过接受一个信号来唤醒。
#define __TASK_STOPPED 4//表示进程被停止执行。
#define __TASK_TRACED 8//表示进程被debugger等进程监视。
/* in tsk->state again */
#definr EXIT_ZOMBIE 16//表示进程的执行被终止，但是其父进程还没有使用wait()等系统调用来获知他的终止信息。
#define EXIT_DEAD 32 //表示进程的最终状态
/* in tsk->state again */
#define TASK_DEAD 64
#define TASK_WAKEKILL 128
#define TASK_WAKING 256系统的每个进程都必然出于以上所列进程中的一种。
2.进程标识符（PID）
pid_t pid;
pid_t tgid;
//在CONFIG_BASE_SMALL配置为0 的情况下，PID的取值范围是0到32767，即系统进程数最大为32768个。如下
/* /usr/include/liux/threds.h */
#define PID_MAX_DEFAULT(CONFIG_BASE_SMALL ? 0X1000 : 0X8000)在Linux系统中，一个线程组中的所有线程使用和该线程的领头线程相同的PID,并被存放在tgid成员中。只有线程组的领头线程的pid成员才会被设置为与tgid相同的值。注意，getpid()系统调用返回的是当前进程的tgid值而不是pid值。
3.标记
unsigned int flags;
//flags的可能取值如下
#define PF_KSOFTIRQD 0x00000001 /* I am ksoftirqd */
#define PF_STARTING 0x00000002 /* being created */
#define PF_EXITING 0x00000004 /* getting shut down */
#define PF_EXITPIDONE 0x00000008 /* pi exit done on shut down */
#define PF_VCPU 0x00000010 /* I'm a virtual CPU */
#define PF_WQ_WORKER 0x00000020 /* I'm a workqueue worker */
#define PF_FORKNOEXEC 0x00000040 /* forked but didn't exec */
#define PF_MCE_PROCESS 0x00000080 /* process policy on mce errors */
#define PF_SUPERPRIV 0x00000100 /* used super-user privileges */
#define PF_DUMPCORE 0x00000200 /* dumped core */
#define PF_SIGNALED 0x00000400 /* killed by a signal */
#define PF_MEMALLOC 0x00000800 /* Allocating memory */
#define PF_USED_MATH 0x00002000 /* if unset the fpu must be initialized before use */
#define PF_FREEZING 0x00004000 /* freeze in progress. do not account to load */
#define PF_NOFREEZE 0x00008000 /* this thread should not be frozen */
#define PF_FROZEN 0x00010000 /* frozen for system suspend */
#define PF_FSTRANS 0x00020000 /* inside a filesystem transaction */
#define PF_KSWAPD 0x00040000 /* I am kswapd */
#define PF_OOM_ORIGIN 0x00080000 /* Allocating much memory to others */
#define PF_LESS_THROTTLE 0x00100000 /* Throttle me less: I clean memory */
#define PF_KTHREAD 0x00200000 /* I am a kernel thread */
#define PF_RANDOMIZE 0x00400000 /* randomize virtual address space */
#define PF_SWAPWRITE 0x00800000 /* Allowed to write to swap */
#define PF_SPREAD_PAGE 0x01000000 /* Spread page cache over cpuset */
#define PF_SPREAD_SLAB 0x02000000 /* Spread some slab caches over cpuset */
#define PF_THREAD_BOUND 0x04000000 /* Thread bound to specific cpu */
#define PF_MCE_EARLY 0x08000000 /* Early kill for mce process policy */
#define PF_MEMPOLICY 0x10000000 /* Non-default NUMA mempolicy */
#define PF_MUTEX_TESTER 0x20000000 /* Thread belongs to the rt mutex tester */
#define PF_FREEZER_SKIP 0x40000000 /* Freezer should not count it as freezable */
#define PF_FREEZER_NOSIG 0x80000000 /* Freezer won't send signals to it */ 4.进程内核栈
void *stack;
//进程通过alloc_thread_info函数分配它的内核栈，通过free_thread_info函数释放所分配的内核栈。
static inline struct thread_info *alloc_thread_info(struct task_struct *tsk)
{
ifdef CONFIG_DEBUG_STACK_USAGE
gfp_t mask = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO;
#else
gfp_t mask = GFP_KERNEL;
#endif
return (struct thread_info *)__get_free_pages(mask, THREAD_SIZE_ORDER);
}
static inline void free_thread_info(struct thread_info *ti)
{
free_pages((unsigned long)ti, THREAD_SIZE_ORDER);
}
// Linux内核通过thread_union联合体来表示进程的内核栈，其中THREAD_SIZE宏的大小为8192。
union thread_union {
struct thread_info thread_info;
unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
};
//当进程从用户态切换到内核态时，进程的内核栈总是空的，所以ARM的sp寄存器指向这个栈的顶端。因此，内核能够轻易地通过sp寄存器获得当前正在CPU上运行的进程。
static inline struct task_struct *get_current(void)
{
return current_thread_info()->task;
}
#define current (get_current())
/* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/thread_info.h */
static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
{
register unsigned long sp asm ("sp");
return (struct thread_info *)(sp & ~(THREAD_SIZE - 1));
}
进程内核栈与进程标识符的关系如图所示
5.表示进程亲属关系的成员
struct task_struct *real_parent; /* real parent process */
struct task_struct *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */
struct list_head children; /* list of my children */
struct list_head sibling; /* linkage in my parent's children list */
struct task_struct *group_leader; /* threadgroup leader */
在Linux系统中，所有进程之间都有着直接或间接地联系，每个进程都有其父进程，也可能有零个或多个子进程。拥有同一父进程的所有进程具有兄弟关系。
real_parent指向其父进程，如果创建它的父进程不再存在，则指向PID为1的init进程。
parent指向其父进程，当它终止时，必须向它的父进程发送信号。它的值通常与real_parent相同。
children表示链表的头部，链表中的所有元素都是它的子进程。
sibling用于把当前进程插入到兄弟链表中。
group_leader指向其所在进程组的领头进程。
6.ptrace系统调用
unsigned int ptrace;
struct list_head ptraced;
struct list_head ptrace_entry;
unsigned long ptrace_message;
siginfo_t *last_siginfo; /* For ptrace use. */
ifdef CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT
atomic_t ptrace_bp_refcnt;
endif
// 成员ptrace被设置为0时表示不需要被跟踪，它的可能取值如下：
#define PT_PTRACED 0x00000001
#define PT_DTRACE 0x00000002 /* delayed trace (used on m68k, i386) */
#define PT_TRACESYSGOOD 0x00000004
#define PT_PTRACE_CAP 0x00000008 /* ptracer can follow suid-exec */
#define PT_TRACE_FORK 0x00000010
#define PT_TRACE_VFORK 0x00000020
#define PT_TRACE_CLONE 0x00000040
#define PT_TRACE_EXEC 0x00000080
#define PT_TRACE_VFORK_DONE 0x00000100
#define PT_TRACE_EXIT 0x00000200
7.进程调度
int prio, static_prio, normal_prio;
unsigned int rt_priority;
const struct sched_class *sched_class;
struct sched_entity se;
struct sched_rt_entity rt;
unsigned int policy;
cpumask_t cpus_allowed;
//实时优先级范围是0到MAX_RT_PRIO-1（即99），而普通进程的静态优先级范围是从MAX_RT_PRIO到MAX_PRIO-1（即100到139）。值越大静态优先级越低。
#define MAX_USER_RT_PRIO 100
#define MAX_RT_PRIO MAX_USER_RT_PRIO
#define MAX_PRIO (MAX_RT_PRIO + 40)
#define DEFAULT_PRIO (MAX_RT_PRIO + 20) static_prio用于保存静态优先级，可以通过nice系统调用来进行修改。
rt_priority用于保存实时优先级。
normal_prio的值取决于静态优先级和调度策略。
prio用于保存动态优先级。
policy表示进程的调度策略，目前主要有以下五种：
#define SCHED_NORMAL 0
#define SCHED_FIFO 1
#define SCHED_RR 2
#define SCHED_BATCH 3
/* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */
#define SCHED_IDLE 5
SCHED_NORMAL用于普通进程，通过CFS调度器实现。
SCHED_BATCH用于非交互的处理器消耗型进程。SCHED_IDLE是在系统负载很低时使用。
SCHED_FIFO（先入先出调度算法）和SCHED_RR（轮流调度算法）都是实时调度策略。
sched_class结构体表示调度类，目前内核中有实现以下四种：
static const struct sched_class fair_sched_class;
static const struct sched_class rt_sched_class;
static const struct sched_class idle_sched_class;
static const struct sched_class stop_sched_class;