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linux下的進程控制塊task_struct詳解

背景:為了管理進程,操作系統必須對每個進程所做的事情進行清楚地描述,為此,操作系統使用數

據結構來代表處理不同的實體,這個數據結構就是通常所說的進程描述符或進程控制塊。

在linux系統中,這就是task_struct結構,在include\linux\sched.h文件中定義。

每個進程都會被分配一個task_struct結構,它包含了這個進程的所有信息,

在任何時候操作系統都能跟蹤這個結構的信息。

這個結構是linux內核匯總最重要的數據結構,下面我們會詳細的介紹。task_struct結構的主要信息:

1、進程狀態 (將紀錄進程在等待,運行,或死鎖)

2、調度信息(由哪個調度函數調度,怎樣調度等)

3、進程的通訊狀況

4、因為要插入進程樹,必須有聯系父子兄弟的指針, 當然是task_struct型

5、時間信息,(比如計算好執行的時間, 以便cpu 分配)

6、標號 (決定改進程歸屬)

7、可以讀寫打開的一些文件信息

8、 進程上下文和內核上下文

9、處理器上下文

10、內存信息

下面我們看一下linux下是怎麼定義task_struct的:打開/include/linux/sched.h可以找到task_struct 的定義

struct task_struct {

volatile long state;

說明了該進程是否可以執行,還是可中斷等信息

unsigned long flags;

Flage 是進程號,在調用fork()時給出

int sigpending;

進程上是否有待處理的信號

}

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mm_segment_t addr_limit; 進程地址空間

進程地址空間,區分內核進程與普通進程在內存存放的位置不同

0-0xBFFFFFFF for user-thead

0-0xFFFFFFFF for kernel-thread

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volatile long need_resched;

調度標志,表示該進程是否需要重新調度,

若非 0, 則當從內核態返回到用戶態,會發生調度

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int lock_depth;

鎖深度

long nice; 進程的基本時間片

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unsigned long policy;

進程的調度策略,有三種

實時進程:SCHED_FIFO,SCHED_RR

分時進程:SCHED_OTHER

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struct mm_struct mm;

進程內存管理信息

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int processor;

若進程不在任何CPU上運行,

cpus_runnable 的值是0,否則是1。

這個值在運行隊列被鎖時更新.

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unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;

struct list_head run_list;

指向運行隊列的指針

unsigned long sleep_time;

進程的睡眠時間

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struct task_struct next_task, prev_task;

用於將系統中所有的進程連成一個雙向循環鏈表

其根是init_task.

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struct mm_struct active_mm;

truct list_head local_pages;

指向本地頁面

unsigned int allocation_order, nr_local_pages;

struct linux_binfmt binfmt;

進程所運行的可執行文件的格式

int exit_code, exit_signal;

int pdeath_signal;

父進程終止是向子進程發送的信號

unsigned long personality;

Linux 可以運行由其他UNIX操作系統生成的符合iBCS2標准的程序

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int did_exec:1;

按POSIX要求設計的布爾量,區分進程正在執行從

父進程中繼承的代碼,還是執行由execve裝入的新程序代碼

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pid_t pid;

進程標識符,用來代表一個進程

pid_t pgrp;

進程組標識,表示進程所屬的進程組

pid_t tty_old_pgrp;

進程控制終端所在的組標識

pid_t session;

進程的會話標識

pid_t tgid;

int leader; 標志,表示進程是否為會話主管

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struct task_struct p_opptr,p_pptr,p_cptr,p_ysptr,p_osptr;

struct list_head thread_group;

線程鏈表

struct task_struct pidhash_next;

用於將進程鏈入HASH表pidhash

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struct task_struct pidhash_pprev;

wait_queue_head_t wait_chldexit;

供wait4()使用

struct completion vfork_done;

供vfork() 使用

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unsigned long rt_priority;

實時優先級,用它計算實時進程調度時的weight值,

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it_real_value,it_real_incr; 用於REAL定時器,單位為jiffies

系統根據it_real_value //設置定時器的第一個終止時間。

在定時器到期時,向進程發送SIGALRM信號,同時根據

it_real_incr重置終止時間,it_prof_value,it_prof_incr

用於Profile定時器,單位為jiffies。當進程運行時,

不管在何種狀態下,每個tick都使it_prof_value值減一,

當減到0時,向進程發送信號SIGPROF,並根據it_prof_incr重置時間

it_virt_value,it_virt_value用於Virtual定時器,單位為jiffies。

當進程運行時,不管在何種狀態下,每個tick都使it_virt_value值減一

當減到0時,向進程發送信號SIGVTALRM,根據it_virt_incr重置初值。

Real定時器根據系統時間實時更新,不管進程是否在運行

Virtual定時器只在進程運行時,根據進程在用戶態消耗的時間更新

Profile定時器在進程運行時,根據進程消耗的時

(不管在用戶態還是內核態)更新

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unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;

unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_value;

struct timer_list real_timer;//指向實時定時器的指針

struct tms times; //記錄進程消耗的時間,

unsigned long start_time;//進程創建的時間

long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS]; //記錄進程在每個CPU上所消耗的用戶態時間和核心態時間

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mm fault and swap info: this can arguably be seen as either mm-specific or thread-specific

//內存缺頁和交換信息:

//min_flt, maj_flt累計進程的次缺頁數(Copy on Write頁和匿名頁)和主缺頁數(從映射文件或交換設備讀入的頁面數);

//nswap記錄進程累計換出的頁面數,即寫到交換設備上的頁面數。

//cmin_flt, cmaj_flt, cnswap記錄本進程為祖先的所有子孫進程的累計次缺頁數,主缺頁數和換出頁面數。在父進程

//回收終止的子進程時,父進程會將子進程的這些信息累計到自己結構的這些域中

unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;

int swappable:1; //表示進程的虛擬地址空間是否允許換出

process credentials ///進程認證信息

//uid,gid為運行該進程的用戶的用戶標識符和組標識符,通常是進程創建者的uid,gid //euid,egid為有效uid,gid

//fsuid,fsgid為文件系統uid,gid,這兩個ID號通常與有效uid,gid相等,在檢查對於文件系統的訪問權限時使用他們。

//suid,sgid為備份uid,gid

uid_t uid,euid,suid,fsuid;

gid_t gid,egid,sgid,fsgid;

int ngroups; //記錄進程在多少個用戶組中

gid_t groups[NGROUPS]; //記錄進程所在的組

kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;//進程的權能,分別是有效位集合,繼承位集合,允許位集合

int keep_capabilities:1;

struct user_struct user;

limits

struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; //與進程相關的資源限制信息

unsigned short used_math; //是否使用FPU

char comm[16]; //進程正在運行的可執行文件名

file system info //文件系統信息

int link_count, total_link_count;

struct tty_struct tty; NULL if no tty 進程所在的控制終端,如果不需要控制終端,則該指針為空

unsigned int locks; How many file locks are being held

ipc stuff //進程間通信信息

struct sem_undo semundo; //進程在信號燈上的所有undo操作

struct sem_queue semsleeping; //當進程因為信號燈操作而掛起時,他在該隊列中記錄等待的操作

CPU-specific state of this task //進程的CPU狀態,切換時,要保存到停止進程的

task_struct中

struct thread_struct thread;

filesystem information文件系統信息

struct fs_struct fs;

open file information //打開文件信息

struct files_struct files;

signal handlers //信號處理函數

spinlock_t sigmask_lock; Protects signal and blocked

struct signal_struct sig; //信號處理函數,

sigset_t blocked; //進程當前要阻塞的信號,每個信號對應一位

struct sigpending pending; //進程上是否有待處理的信號

unsigned long sas_ss_sp;

size_t sas_ss_size;

int (notifier)(void priv);

void notifier_data;

sigset_t notifier_mask; Thread group tracking

u32 parent_exec_id;

u32 self_exec_id;

Protection of (de-)allocation: mm, files, fs, tty

spinlock_t alloc_lock;

void journal_info; journalling filesystem info

};

很復雜有木有,大家挑著自己想要了解的看吧

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