線程控制塊

進程控制塊（Process Control Block，PCB），是操作系統內核中一種數據結構，主要表示進程狀態，它是對系統的進程進行管理的重要依據，和進程管理相關的操作無一不用到PCB中的內容。雖各實際情況不盡相同，PCB通常記載進程之相關信息。

（1）進程狀態：可以是new、ready、running、waiting或halted等。

（2）程序計數器：接着要運行的指令地址。

（3）CPU寄存器：如累加器、索引寄存器（Index Register）、堆棧指針以及一般用途寄存器、狀況代碼等，主要用途在於中斷時暫時存儲數據，以便稍後繼續利用；其數量及類因計算機架構有所差異。

（4）CPU排班法：優先級、排班隊列等指針以及其他參數。

（5）存儲器管理：如分頁表（Page Table）等。

（6）會計信息：如CPU與實際時間之使用數量、時限、賬號、工作或進程號碼。

（7）輸入輸出狀態：配置進程使用I/O設備，如磁帶機。

（1）進程標識符（內部，外部）

（2）處理機的信息：通用寄存器，指令計數器，PSW，用户的棧指針。

（3）進程調度信息：進程狀態，進程的優先級，進程調度所需的其它信息，事件。

（4）進程控制信息：程序的數據的地址，資源清單，進程同步和通信機制，鏈接指針。

進程是表示資源分配的基本單位，又是調度運行的基本單位。用户運行自己的程序，系統就創建一個進程，併為它分配各類資源。然後，把該進程放入進程的就緒隊列。進程調度程序選中它，為它分配CPU以及其它有關資源，該進程才真正運行。進程是系統中的併發執行的單位。

線程是進程中執行運算的最小單位，即執行處理機調度的基本單位。如果把進程理解為在邏輯上操作系統所完成的任務，那麼線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一。它便於調度和使用。系統在運行的時候會為每個進程分配不同的內存區域，但是不會為線程分配內存（線程所使用的資源是它所屬的進程的資源），線程組只能共享資源。那就是説，除了線程在運行的時候要佔用CPU資源外，計算機內部的軟硬件資源的分配與線程無關，線程只能共享它所屬進程的資源。

至於他們的關係，可以理解為線程是進程的一部分。一個線程只能屬於一個進程，而一個進程可以有多個線程。線程是進程的一部分，所以線程有的時候被稱為是輕權進程或者輕量級進程。

關於線程控制塊，很難有一個現成的明顯的定義。對比進程和線程的關係，以及進程控制塊的內容和功能，我們暫且將線程控制塊理解為進程控制塊的組成和附屬。

用下列的圖是來表示： ^[1] 

最終也只能作出這樣的結論了，更多的需要讀者的深層次理解。

Linux的進程控制塊為一個由結構task_struct所定義的數據結構，task_struct存

/include/ linux/sched.h中，其中包括管理進程所需的各種信息。Linux系統的所有進程控制塊組織成結構數組形式。早期的Linux版本是多可同時運行進程的個數由NR_TASK(缺省值為512)規定,NR_TASK即為PCB結果數組的長度。近期版本中的PCB組成一個環形結構，系統中實際存在的進程數由其定義的全局變量nr_task來動態記錄。結構數組：struct task_struct*task[NR_TASK]={&init_task}來記錄指向各PCB的指針，該指針數組定義於/kernel/sched.c中。

在創建一個新進程時，系統在內存中申請一個空的task_struct區，即空閒PCB塊，並填入所需信息。同時將指向該結構的指針填入到[task]數組中。當前處於運行狀態進程的PCB用指針數組[current_set]來指出。這是因為Linux支持多處理機系統，系統內可能存在多個同時運行的進程，故current_set定義成指針數組。

Linux系統的PCB包括很多參數，每個PCB約佔1KB多的內存空間。

用於表示PCB的結構task_struct簡要描述如下：

unsigned short uid;

int processor;

...

volatile long state;

long prority;

unsighed long rt_prority;

long counter;

unsigned long flags;

unsigned long policy;

...

Struct task_struct *next_task, *prev_task;

Struct task_struct *next_run,*prev_run;

Struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*pysptr,*p_ptr;

...

};

【對部分數據成員的説明】

(1)unsigned short pid 為用户標識

(2)int pid 為進程標識

(3)int processor標識用户正在使用的CPU,以支持對稱多處理機方式；

(4)volatile long state 標識進程的狀態，可為下列六種狀態之一：

可運行狀態(TASK-RUNING);

可中斷阻塞狀態(TASK-UBERRUPTIBLE)

不可中斷阻塞狀態(TASK-UNINTERRUPTIBLE)

僵死狀態(TASK-ZOMBLE)

暫停態(TASK_STOPPED)

交換態(TASK_SWAPPING)

(5)long prority表示進程的優先級

(6)unsigned long rt_prority 表示實時進程的優先級，對於普通進程無效

(7)long counter 為進程動態優先級計數器，用於進程輪轉調度算法

(8)unsigned long policy 表示進程調度策略，其值為下列三種情況之一：

SCHED_OTHER(值為0)對應普通進程優先級輪轉法(round robin)

SCHED_FIFO(值為1)對應實時進程先來先服務算法；

SCHED_RR(值為2)對應實時進程優先級輪轉法

(9)struct task_struct *next_task,*prev_task為進程PCB雙向鏈表的前後項指針

(10)struct task_struct *next_run,*prev_run為就緒隊列雙向鏈表的前後項指針

(11)struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_ptr指明進程家族間的關係，分別為指向祖父進程、父進程、子進程以及新老進程的指針。