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  • 进程控制块的task_struct结构

    进程控制块

          在linux中进程信息存放在叫做进程控制块的数据结构中,每个进程在内核中都有⼀个进程控制块(PCB)来维护进程相关的信息,Linux内核的 进程控制块是task_struct结构体。在Linux中,这个结构叫做task_struct。
          task_struct是Linux内核的一种数据结构,它会被装载到RAM⾥并且包含着进程的信息。
    每个进程都把它的信息放在 task_struct 这个数据结构⾥, task_struct 包含了这些内容:

    》》》》》》
    标⽰符 : 描述本进程的唯⼀标⽰符,⽤来区别其他进程。
    状态 : 任务状态,退出代码,退出信号等。
    优先级 : 相对于其他进程的优先级。
    程序计数器: 程序中即将被执⾏的下⼀条指令的地址。
    内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针,还有和其他进程共享的内存块的指针
    上下⽂数据: 进程执⾏时处理器的寄存器中的数据。
    I/O状态信息:包括显⽰的I/O请求,分配给进程的I/O设备和被进程使⽤的⽂件列表。
    记账信息: 可能包括处理器时间总和,使⽤的时钟数总和,时间限制,记账号等。

    》》》》》》》
    保存进程信息的数据结构叫做 task_struct,并且可以在 include/linux/sched.h ⾥找到它。
    所有运⾏在系统⾥的

         在task_struct中存放的信息是非常多的,下面是整个结构体的内容,可以进行了解了解:

    Linux中task_struct结构如下:

    struct task_struct 
    {
     volatile long state;     //说明了该进程是否可以执行,还是可中断等信息
     unsigned long flags;    //Flage 是进程号,在调用fork()时给出
     int sigpending;         //进程上是否有待处理的信号

     mm_segment_t addr_limit;  //进程地址空间,区分内核进程与普通进程在内存存放的位置不同   //0-0xBFFFFFFF for user-thead     //0-0xFFFFFFFF for kernel-thread
                      
     //调度标志,表示该进程是否需要重新调度,若非0,则当从内核态返回到用户态,会发生调度
     volatile long need_resched;
     int lock_depth;    //锁深度
     long nice;       //进程的基本时间片

     //进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR, 分时进程:SCHED_OTHER
     unsigned long policy;
     struct mm_struct *mm;    //进程内存管理信息
     
     int processor;
     //若进程不在任何CPU上运行, cpus_runnable 的值是0,否则是1 这个值在运行队列被锁时更新
     unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;
     struct list_head run_list;    //指向运行队列的指针
     unsigned long sleep_time;   //进程的睡眠时间

     //用于将系统中所有的进程连成一个双向循环链表, 其根是init_task
     struct task_struct *next_task, *prev_task;
     struct mm_struct *active_mm;
     struct list_head local_pages;       //指向本地页面      
     unsigned int allocation_order, nr_local_pages;
     struct linux_binfmt *binfmt;      //进程所运行的可执行文件的格式
     int exit_code, exit_signal;
     int pdeath_signal;           //父进程终止时向子进程发送的信号
     unsigned long personality;
     //Linux可以运行由其他UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序
     int did_exec:1; 
     pid_t pid;          //进程标识符,用来代表一个进程
     pid_t pgrp;        //进程组标识,表示进程所属的进程组
     pid_t tty_old_pgrp;      //进程控制终端所在的组标识
     pid_t session;             //进程的会话标识
     pid_t tgid;
     int leader;     //表示进程是否为会话主管
     struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_osptr;
     struct list_head thread_group;          //线程链表
     struct task_struct *pidhash_next;    //用于将进程链入HASH表
     struct task_struct **pidhash_pprev;
     wait_queue_head_t wait_chldexit;      //供wait4()使用
     struct completion *vfork_done;         //供vfork() 使用


     unsigned long rt_priority;       //实时优先级,用它计算实时进程调度时的weight值


     //it_real_value,it_real_incr用于REAL定时器,单位为jiffies, 系统根据it_real_value

     //设置定时器的第一个终止时间. 在定时器到期时,向进程发送SIGALRM信号,同时根据

     //it_real_incr重置终止时间,it_prof_value,it_prof_incr用于Profile定时器,单位为jiffies。

     //当进程运行时,不管在何种状态下,每个tick都使it_prof_value值减一,当减到0时,向进程发送

     //信号SIGPROF,并根据it_prof_incr重置时间.
     //it_virt_value,it_virt_value用于Virtual定时器,单位为jiffies。当进程运行时,不管在何种

     //状态下,每个tick都使it_virt_value值减一当减到0时,向进程发送信号SIGVTALRM,根据

     //it_virt_incr重置初值。

     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;        //指向实时定时器的指针
     struct tms times;                      //记录进程消耗的时间
     unsigned long start_time;          //进程创建的时间

     //记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间
     long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS]; 


     //内存缺页和交换信息:

     //min_flt, maj_flt累计进程的次缺页数(Copy on Write页和匿名页)和主缺页数(从映射文件或交换

     //设备读入的页面数); nswap记录进程累计换出的页面数,即写到交换设备上的页面数。
     //cmin_flt, cmaj_flt, cnswap记录本进程为祖先的所有子孙进程的累计次缺页数,主缺页数和换出页面数。

     //在父进程回收终止的子进程时,父进程会将子进程的这些信息累计到自己结构的这些域中
     unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;
     int swappable:1; //表示进程的虚拟地址空间是否允许换出
     //进程认证信息
     //uid,gid为运行该进程的用户的用户标识符和组标识符,通常是进程创建者的uid,gid

     //euid,egid为有效uid,gid
     //fsuid,fsgid为文件系统uid,gid,这两个ID号通常与有效uid,gid相等,在检查对于文件

     //系统的访问权限时使用他们。
     //suid,sgid为备份uid,gid
     uid_t uid,euid,suid,fsuid;
     gid_t gid,egid,sgid,fsgid;
     int ngroups;                  //记录进程在多少个用户组中
     gid_t groups[NGROUPS];      //记录进程所在的组

     //进程的权能,分别是有效位集合,继承位集合,允许位集合
     kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;

     int keep_capabilities:1;
     struct user_struct *user;
     struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];    //与进程相关的资源限制信息
     unsigned short used_math;         //是否使用FPU
     char comm[16];                      //进程正在运行的可执行文件名
     int link_count, total_link_ count;  //文件系统信息

     //NULL if no tty 进程所在的控制终端,如果不需要控制终端,则该指针为空
     struct tty_struct *tty;
     unsigned int locks;
     //进程间通信信息
     struct sem_undo *semundo;       //进程在信号灯上的所有undo操作
     struct sem_queue *semsleeping;   //当进程因为信号灯操作而挂起时,他在该队列中记录等待的操作
     //进程的CPU状态,切换时,要保存到停止进程的task_struct中
     struct thread_struct thread;
     struct fs_struct *fs;           //文件系统信息
     struct files_struct *files;     //打开文件信息
     spinlock_t sigmask_lock;   //信号处理函数
     struct signal_struct *sig;   //信号处理函数
     sigset_t blocked;                //进程当前要阻塞的信号,每个信号对应一位
     struct sigpending pending;      //进程上是否有待处理的信号
     unsigned long sas_ss_sp;
     size_t sas_ss_size;
     int (*notifier)(void *priv);
     void *notifier_data;
     sigset_t *notifier_mask;
     u32 parent_exec_id;
     u32 self_exec_id;

     spinlock_t alloc_lock;
     void *journal_info;
     };

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