Linux进程管理：从基础概念到实现细节

在操作系统中，进程是一个核心概念，它是程序执行的实例。本文将深入探讨Linux系统中进程的相关知识，包括进程的基本概念、描述符、切换机制、创建与销毁过程等。

1. 进程、轻量级进程和线程

进程通常被定义为程序执行的实例。在早期的Unix内核中，一个进程对应一个程序的执行，父子进程之间资源相对独立。但现代Unix系统支持多线程应用，一个进程可以由多个用户线程组成，这些线程共享大部分应用数据结构。

早期的Linux内核不支持多线程应用，多线程应用被视为普通进程，其多个执行流在用户模式下创建、处理和调度。这种实现方式存在局限性，例如在一个国际象棋程序中，一个线程等待玩家移动，另一个线程思考下一步棋，若程序是单进程，等待玩家移动的线程不能简单地发出阻塞系统调用，否则另一个线程也会被阻塞。

为了更好地支持多线程应用，Linux引入了轻量级进程（LWP）。两个轻量级进程可以共享一些资源，如地址空间、打开的文件等。当一个轻量级进程修改共享资源时，另一个进程能立即看到变化。实现多线程应用的一种直接方法是为每个线程关联一个轻量级进程，这样线程可以通过共享相同的内存地址空间和打开的文件集来访问相同的应用数据结构，同时每个线程可以由内核独立调度。

2. 进程描述符

为了管理进程，内核需要了解每个进程的详细信息，这就需要进程描述符。进程描述符是一个task_struct类型的结构，其字段包含了与单个进程相关的所有信息。

2.1 进程状态

进程描述符的state字段描述了进程当前的状态，在当前的Linux版