Process management
2021-05-13
Process tree in Linux
进程和线程的实现是通过通用数据结构 task_struct(include/linux/sched.h),
进程中的第一个线程被叫做 task 组 leader，其他线程通过 thread_node 节点来连接。
通过 task_struct 来引用，也就是 task_struct 是 task 组 leader。
子进程通过 parent 指针来引用父进程，通过 sibling 来链接其他节点。
父进程通过 children 来链接子节点。
task_struct 对象中的关系如下图：
task_struct 一些重要的属性：
- mm(指向 struct mm_struct) 引用这个进程的地址空间。例如：exe_file(指向 struct file) 引用可执行文件， arg_start 和 arg_end 是传递给进程的 argv 参数第一和最后一个字节
- fs(指向 struct fs_struct) 包含文件系统相关信息：path 指 task 的工作目录，root 指 root 目录(可以通过系统调用 chroot 改变)
- start_time 和 real_start_time 进程的实际运行时间
- files(指向 struct files_struc) 包含了进程打开的文件
- utime 和 stime 用户态和 kernel 态在 CPU 上的运行时间
Lifetime of a process
下图是一个进程的生命周期和相应的探针点：
Unix 进程生成分为两个阶段：
- 父进程调用
fork()系统调用。kernel 创建一个父进程的副本， 包括地址空间(在copy-on-write模式下)，打开的文件，分配一个新的 PID。 如果fork()调用成功，这个将返回在两个进程的上下文中，这个有同一个指令指针(PC 指针是一样的) 在子进程中随后的代码通常用来关闭文件，重置信号等。 - 子进程调用
execve()系统调用，这个将使用新的 based 传递给 execve() 来替换掉进程的地址空间。
当调用 exit() 系统调用，子进程将结束。
但是，进程也可以会被 killed，当 kernel 出现不正确的条件(引发 kernel oops) 或者机器错误。
如果父进程像等待子进程结束，这个可以调用 wait() 系统调用(或者 waitid()),
wait() 调用将收到进程的退出码，随后关联的 task_struct 将被销毁。
如果父进程不像等待子进程，子进程退出后，这个将被作为僵尸进程。
父进程可能会收到 kernel 发送的 SIGCHLD 信号。
