linux内核铁三角-进程（任务）调度

在linux中，进程是资源分配的基本单位，而线程才是调度的基本单位。
一个在计算机上运行的程序，需要一些基本的硬件资源才能正常运行起来，包括CPU，内存，存储设备（文件），还有对所有文件进行管理的文件系统。

在linux里面是用struct task_struct来描述一个进程资源的分配情况（线程也是用这个结构来描述，具体后面介绍）。

进程生命周期

在linux中，这几种状态以bit位表示

TASK_RUNNIG

正在执行的进程和位于就绪队列上的进程都为TASK_RUNNIG态,通过调度器从就绪队列里面选出一个合适的进程放到CPU上执行。

TASK_INTERRUPTIBLE & TASK_UNINTERRUPTIBLE

当这个进程由于执行过程中需要得到某个资源，例如读串口，但是这个时候串口里面没数据，那么这个进程就会被设置为TASK_INTERRUPTIBLE或者TASK_UNINTERRUPTIBLE的状态并且调用schedule()触发调度器进行一次调度（由串口驱动做这些动作，可以看看宋宝华驱动书里面globalfifo驱动源码）。

一段时间后，串口里面有数据来了，在串口收数据那个部分，就会wake_up等待队列上的进程。

wake_up_interruptible(&dev->r_wait);

TASK_STOPPED

一个正在执行的进程如果收到信号SIGSTOP(可以通过ctrl+z发出此信号，SIGSTOP和SIGKILL一样，不可被捕获也不可被忽略)，它会停止执行，直到收到信号SIGCONT。例如有如下程序,一个死循环

main()
{
	while(1);
}

编译运行后，ps aux查看其运行状态

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
baohua   20413 26.3  0.0   2024   276 pts/5    R+   18:24   1:52 ./a.out

终端输入CTRL+Z后，a.out停止了运行，并且ps里面它的状态由R+变为了T，T表示进程收到SIGSTOP, SIGSTP, SIGTIN, SIGTOU信号后停止运行运行。
发送一个SIGCONT给a.out

kill -CONT `pidof a.out`

ps aux再次查看其运行状态，变为了R,没了+，+表示进程位于前端的进程组（+ is in the foreground process group）。

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
baohua   20591 85.1  0.0   2024   276 pts/5    R    18:47   1:43 ./a.out

我在网上查这个状态时，绝大部分都是说+表示位于后台进程组，虽然这个概念无关紧要，但是总觉得怪怪的。前台不是占据着一个终端运行的程序吗？我的a.out最开始在终端上运行，后面SIGCONT唤醒后跑后台运行了。按道理是前台转后台，没+表示后台进程，所以感觉网上一些人写错了。例如
https://blog.csdn.net/ZWE7616175/article/details/79703903
https://blog.csdn.net/MaxineZhou/article/details/80468608
https://zhidao.baidu.com/question/520824519127538445.html
在man ps里面找到了答案

PROCESS STATE CODES
       Here are the different values that the s, stat and state output
       specifiers (header "STAT" or "S") will display to describe the state of
       a process:

               D    uninterruptible sleep (usually IO)
               R    running or runnable (on run queue)
               S    interruptible sleep (waiting for an event to complete)
               T    stopped, either by a job control signal or because it is
                    being traced
               W    paging (not valid since the 2.6.xx kernel)
               X    dead (should never be seen)
               Z    defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by
                    its parent

       For BSD formats and when the stat keyword is used, additional
       characters may be displayed:

               <    high-priority (not nice to other users)
               N    low-priority (nice to other users)
               L    has pages locked into memory (for real-time and custom IO)
               s    is a session leader
               l    is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads
                    do)
               +    is in the foreground process group

也可以在a.out启动的那个终端输入fg来把后台进程唤醒，拉到前台来。在用vim编辑文件时经常这样用，在串口终端里面用vim编辑到一半的文件，突然想敲个其他命令。直接CTRL+Z，将vim切至后台，然后敲完命令，fg回到vim。

TASK_ZOMBIE

一个进程退出的最后阶段会调用exit()系统调用，在内核态执行的就是do_exit()，它会释放进程描述结构struct task_struct里面指向的各种资源，例如内存，打开的文件等等。但是这个调用结束后，strcut task_struct这个结构本身还有进程pid这种资源是没有释放掉的，这个时候进程就是僵死态了，它不可能被调度，因为分配给它的内存在上一步释放光了，也就无法执行这个进程的任何代码，也就无法做到自己释放自己的struct task_struct,pid等。所以这些未被释放完的资源需要其它人帮它释放，一般是它的父进程，父进程调用waitpid这一系列的函数来阻塞的等待子进程的退出，并回收子进程的尸体struct task_struct, PID这些资源。如果父进程先于子进程死，则找init进程(1号进程)做父。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    pid_t pid;
    
    pid = fork();
    if ( pid < 0 )
    {
        printf("fork error
");
        exit(-1);
    }
    else if ( pid > 0)
    {
        printf("i am parent, my child is %d
", pid);
        sleep(200);
    }
    else
    {
        printf("i am child
");
    }
    
    return 0;
}

父进程阻塞200秒，子进程立即结束，子进程此时就是僵死态。如果父进程一直不死，也不waitpid，并且还一直不断的fork子进程，那么内核里面就一直保存着子进程的struct task_struct结构，pid也被占据着，最终导致pid耗尽。

baohua   23207  0.0  0.0   2028   276 pts/21   S+   20:37   0:00 ./a.out
baohua   23208  0.0  0.0      0     0 pts/21   Z+   20:37   0:00 [a.out] <defunct>

僵死态的进程是无法杀死的，因为杀死进程的本质是进程通信，发送kill信号给要杀死的进程。僵死态进程名存实亡，没有进程执行的实体了。ps只不过是拿了/proc/pid/下的信息进行展示。