進程和線程是操作系統里很重要的概念，但是所有的東西都會落實到代碼。看起來很復雜的進程線程，其實在操作系統的代碼里。也只是一些數據結構和算法。只不過他比一般的數據結構和算法可能復雜點。但是學習方法還是一樣的，就是深入源碼，一探究竟。
    進程在操作系統里，是用一個task_struct結構體表示的。因為操作系統是大部分是用c語言實現的，沒有對象這個概念。如果我們用高級語言來理解的話，每個進程就是一個對象。每次新建一個進程，就是新建一個對象。task_struct結構體可以說是類的定義。我們看一下一個task_struct的定義。

 

進程的管理

操作系統里會維護一個task_struct數組或者鏈表來記錄當前系統中所有的進程。每次新建一個進程的時候，就會往里面追加一個task_struct結構體，每次銷毀一個進程的時候，該進程的父進程會刪除對應的task_struct。

進程的調度

操作系統的運作，很大程度上是由時鐘驅動的，電腦中會有一個硬件間歇性地產生時鐘中斷。中斷間隔是由操作系統初始化該硬件時決定的（定時器也是由該硬件驅動的，我們在應用層使用的定時器功能，歸根到底還是使用系統的定時器去實現的）。每次時鐘中斷的時候如果當前執行的進程時間片已到，則會發生進程調度。另外進程阻塞的時候，也會發生進程調度。被調度到的進程，系統就會把task_struct里的tss信息加載到cpu。包括當前執行的代碼位置，各種寄存器的值。然后就完成了進程的切換。

進程的執行時間

每次時鐘中斷的時候，時鐘中斷處理程序都會累加當前進程的執行時間，我們平時查看的進程的執行時間，這些數據就是由這些字段記錄的。一個進程在內核態和用戶態下執行的時間，是分開計算的。

信號

task_struct中用三個字段實現了信號相關的功能，一個是signal，記錄了進程收到的信號，按位計算。blocked就是記錄當前進程不接收哪些信號。sigaction則是記錄每個信號對應的處理函數，和signal一一對應。每次我們調用kill的時候，其實就是修改signal字段的值。然后在某些時機下，系統會執行sigaction里對應的函數。這些時機包括系統調用返回，時鐘中斷處理程序返回、還有其他的硬件中斷返回等等。

狀態

task_struct用一個字段state記錄了進程當前的狀態，exit_code記錄進程退出時的退出碼。

文件系統相關

當前進程的根目錄、工作目錄。我們平時在進程里打開一個文件的時候，如果沒有寫明絕對路徑，系統就會以工作目錄為基礎，加上我們傳的相對路徑拼出絕對路徑。從而找到文件。另外filp字段是維護進程打開的文件信息。我們平時拿到的文件描述符就是filp字段的索引。他會逐步找到底層對應的文件或者socket。executable是保存進程對應的二進制文件所在的文件信息。我們都知道程序加載到內存變成進程。executable保存的就是程序對應的文件的信息。

權限

task_struct里用uid、euid、gid、egid等字段記錄進程的權限信息。

進程關系信息

pid字段記錄了當前進程的id，father記錄了父進程的id。pgrp,session,leader分別是組id，會話id，是不是會話leader。多個進程組成一個組，多個組組成一個會話。如果一個進程是這個組或者會話的leader，則他的id會成為組或者會話的id，比如
組1有進程a的id是1（組leader、會話leader）進程b的id是2。
組2有進程c的id是3（組leader），進程d的id是4。
所有進程在一個會話，則組1的所有進程的組id和會話id都是1。組2所有進程的組id是3，會話id是1。

執行上下文

tss_struct和desc_struct結構體記錄了進程執行的上下文，每次進程切換的時候，如果是被調度執行，則上下文加載到cpu和對應的硬件中，如果是被掛起，則cpu和硬件的信息保存到上下文。下次執行的時候恢復。

以上就是一個進程所具有的一些屬性。我們發現，進程也沒有那么難以理解，好比我們平時定義一個人，他有名字，身高，年齡屬性一樣。每個對象，他都有屬于自己的一些屬性。

下面我們再來看一下線程。相比進程，線程對很多同學來說可能更難理解。其實對于操作系統來說，沒有單獨去實現線程這個概念，操作系統把進程和線程抽象成執行上下文。可以說他們是一個東西。但是他們又有一點點區別。我們以linuxthreads線程庫為例。了解一下線程是什么。我們知道fork可以新建一個進程。但是這個進程太重了，盡管有些屬性是可以共享的。所以操作系統重新實現了一個系統調用clone。他支持更細粒度的屬性共享。所以我們稱線程是輕量級的進程。顧名思義，線程也是進程，但是他是輕量級的，因為他很多屬性都是共享于父進程（父線程）的。共享的屬性可以通過clone函數的參數來控制。當我們新建一個線程的時候，系統里會新建一個進程。clone函數會把棧的位置和代碼執行的位置（就是我們傳進去的函數）告訴系統。系統會從我們定義的函數開始執行。大概如下。