Роберт Лав - Разработка ядра Linux

• TASK_RUNNING — процесс готов к выполнению (runnable). Иными словами, либо процесс выполняется в данный момент, либо находится в одной из очередей процессов, ожидающих на выполнение (эти очереди, runqueue, обсуждаются в главе 4. "Планирование выполнения процессов").

• TASK_INTERRUPTIBLE — процесс приостановлен (находится в состоянии ожидания, sleeping ), т.е. заблокирован в ожидании выполнения некоторого условия. Когда это условие выполнится, ядро переведет процесс в состояние TASK_RUNNING. Процесс также возобновляет выполнение (wake up) преждевременно при получении им сигнала.

• TASK_UNINTERRUPTIBLE — аналогично TASK_INTERRUPTIBLE, за исключением того, что процесс не возобновляет выполнение при получении сигнала. Используется в случае, когда процесс должен ожидать беспрерывно или когда ожидается, что некоторое событие может возникать достаточно часто. Так как задача в этом состоянии не отвечает на сигналы, TASK_UNINTERRUPTIBLEиспользуется менее часто, чем TASK_INTERRUPTIBLE [13] Именно из-за этого появляются наводящие ужас "неубиваемые" процессы, для которых команда ps(1) показывает значение состояния, равное D . Так как процесс не отвечает на сигналы, ему нельзя послать сигнал SIGKILL . Более того, завершать такой процесс было бы неразумно, так как этот процесс, скорее всего, выполняет какую-либо важную операцию и может удерживать семафор. .

• TASK_ZOMBIE — процесс завершен, однако порождающий его процесс еще не вызвал системный вызов wait4(). Дескриптор такого процесса должен оставаться доступным на случай, если родительскому процессу потребуется доступ к этому дескриптору. Когда родительский процесс вызывает функцию wait4(), то такой дескриптор освобождается.

• TASK_STOPPED — выполнение процесса остановлено. Задача не выполняется и не имеет право выполняться. Такое может случиться, если задача получает какой-либо из сигналов SIGSTOP, SIGTSTP, SIGTTINили SIGTTOU, а также если сигнал приходит в тот момент, когда процесс находится в состоянии отладки.

Исполняемому коду ядра часто необходимо изменять состояние процесса. Наиболее предпочтительно для этого использовать функцию

set_task state(task, state);

/* установить задание 'task' в состояние 'state' */

которая устанавливает указанное состояние для указанной задачи. Если применимо, то эта функция также пытается применить барьер памяти ( memory barrier ), чтобы гарантировать доступность установленного состояния для всех процессоров (необходимо только для SMP-систем). В других случаях это эквивалентно выражению:

task->state = state;

Вызов set_current_state(state)является синонимом к вызову set_task_state(current, state).

Одна из наиболее важных частей процесса— это исполняемый программный код. Этот код считывается из выполняемого файла ( executable ) и выполняется в адресном пространстве процесса. Обычно выполнение программы осуществляется в пространстве пользователя . Когда программа выполняет системный вызов (см. главу 5, "Системные вызовы") или возникает исключительная ситуация, то программа входит в пространство ядра .

С этого момента говорят, что ядро "выполняется от имени процесса" и делает это в контексте процесса . В контексте процесса макрос currentявляется действительным [14] Отличным от контекста процесса является контекст прерывания, описанный в главе 6, "Прерывания и обработка прерываний". В контексте прерывания система работает не от имени процесса, а выполняет обработчик прерывания. С обработчиком прерывании не связан ни один процесс, поэтому и контекст процесса отсутствует. . При выходе из режима ядра процесс продолжает выполнение в пространстве пользователя, если в это время не появляется готовый к выполнению более приоритетный процесс. В таком случае активизируется планировщик, который выбирает для выполнения более приоритетный процесс.

Системные вызовы и обработчики исключительных ситуаций являются строго определенными интерфейсами ядра. Процесс может начать выполнение в пространстве ядра только посредством одного из этих интерфейсов — любые обращения к ядру возможны только через эти интерфейсы.

В операционной системе Linux существует четкая иерархия процессов. Все процессы являются потомками процесса init, значение идентификатора PIDдля которого равно 1. Ядро запускает процесс initна последнем шаге процедуры загрузки системы. Процесс init, в свою очередь, читает системные файлы сценариев начальной загрузки ( initscripts ) и выполняет другие программы, что в конце концов завершает процедуру загрузки системы.

Каждый процесс в системе имеет всего один порождающий процесс. Кроме того, каждый процесс может иметь один или более порожденных процессов. Процессы, которые порождены одним и тем же родительским процессом, называются родственными ( siblings ). Информация о взаимосвязи между процессами хранится в дескрипторе процесса. Каждая структура task_structсодержит указатель на структуру task_structродительского процесса, который называется parent, эта структура также имеет список порожденных процессов, который называется children. Следовательно, если известен текущий процесс ( current), то для него можно определить дескриптор родительского процесса с помощью выражения:

struct task_struct *task = current->parent;

Аналогично можно выполнить цикл по процессам, порожденным от текущего процесса, с помощью кода:

struct task_struct *task;

struct list_head *list;

list_for_each(list, &current->children) {

task = list_entry(list, struct task_struct, sibling);

/* переменная task теперь указывает на один из процессов,

порожденных текущим процессом */

}

Дескриптор процесса init— это статически выделенная структура данных с именем init_task. Хороший пример использования связей между всеми процессами — это приведенный ниже код, который всегда выполняется успешно.

struct task_struct *task;

for (task = current; task != $init_task; task = task->parent)

;

/* переменная task теперь указывает на процесс init */

Конечно, проходя по иерархии процессов, можно перейти от одного процесса системы к другому. Иногда, однако, желательно выполнить цикл по всем процессам системы. Такая задача решается очень просто, так как список задач — это двухсвязный список. Для того чтобы получить указатель на следующее задание из этого списка, имея действительный указатель на дескриптор какого-либо процесса, можно использовать показанный ниже код: