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task_struct(进程描述符)

来源:程序员人生   发布时间:2017-03-04 08:38:07 阅读次数:3637次

1、甚么是进程?甚么是PCB???
进程是1个正在履行的程序。
进程是程序的1个实例。
进程能分配处理器并由处理器履行的实体。
如果从内核的角度看的话:进程是分配系统资源的单位。当1个程序被加载到内存以后并为他分配1个PCB(进程控制块),这时候候就称为进程了。在linux中PCB就是1个名字叫做task_struct的结构体,我们叫他”进程描写符”。它里面有进程履行的所有信息,所以CPU对task_struct进行管理就相当于在对进程进行管理。
PCB叫做进程控制块,它用来保护进程相干的信息,每一个进程都有1个PCB。在linux中这个PCB是1个叫做task_struct的结构体。

2、task_struct
在linux中,每个进程都有1个进程描写符,这个”进程描写符”是1个结构体名字叫做task_struct,在task_struct里面保存了许多关于进程控制的信息。
task_struct是Linux内核的1种数据结构,它会被装载到RAM里并包括进程的信息。每一个进程都把它的信息放在task_struct这个数据结构里面,而task_struct包括以下内容:
标示符:描写本进程的唯1标示符,用来区分其他进程。
状态:任务状态,退出代码,退出信号等。
优先级:相对其他进程的优先级。
程序计数器:程序中行将被履行的下1条指令的地址。
内存指针:包括程序代码和进程相干数据的指针,还有和其他进程同享的内存块的指针。
上下文数据:进程履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要求,分配给进程的I/O装备和正在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,使用的时钟总数,时间限制,记账号等。

3、task_struct的分类

  1. 调度数据成员
    (1) volatile long states;
    (2) unsigned long flags;
    (3) long priority;
    (4) unsigned long rt_priority;
    (5) long counter;
    (6) unsigned long policy;
  2. 信号处理
    (1) unsigned long signal;
    (2) unsigned long blocked;
    (3) struct signal_struct *sig;
  3. 进程队列指针
    (1) struct task_struct *next_task,*prev_task;
    (2) struct task_struct *next_run,*prev_run;
    (3) struct task_struct *p_opptr,*p_pptr;和struct task_struct *p_cptr,*p_ysptr,*p_osptr;

  4. 进程标识
    (1) unsigned short uid,gid;
    (2) int groups[NGROUPS];
    (3) unsigned short euid,egid;
    (4) unsigned short fsuid,fsgid;
    (5) unsigned short suid,sgid;
    (6) int pid,pgrp,session;
    (7) int leader;

  5. 时间数据成员
    (1) unsigned long timeout;
    (2) unsigned long it_real_value,it_real_iner;
    (3) struct timer_list real_timer;
    (4) unsigned long it_virt_value,it_virt_incr;
    (5) unsigned long it_prof_value,it_prof_incr;
    (6) long utime,stime,cutime,cstime,start_time;

  6. 信号量数据成员
    (1) struct sem_undo *semundo;
    (2) struct sem_queue *semsleeping;

  7. 进程上下文环境
    (1) struct desc_struct *ldt;
    (2) struct thread_struct tss;
    (3) unsigned long saved_kernel_stack;
    (4) unsigned long kernel_stack_page;

  8. 文件系统数据成员
    (1) struct fs_struct *fs;
    (2) struct files_struct *files;
    (3) int link_count;

  9. 内存数据成员
    (1) struct mm_struct *mm;

  10. 页面管理
    (1) int swappable:1;
    (2) unsigned long swap_address;
    (3) unsigned long min_flt,maj_flt;
    (4) unsigned long nswap;
    (5) unsigned long cmin_flt,cmaj_flt,cnswap;
    (6) unsigned long old_maj_flt,dec_flt;
    (7) unsigned long swap_cnt;

  11. 支持对称多处理器方式(SMP)时的数据成员
    (1) int processor;
    (2) int last_processor;
    (3) int lock_depth;

  12. 其它数据成员
    (1) unsigned short used_math;
    (2) char comm[16];
    (3) struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];
    (4) int errno;
    (5) long debugreg[8];
    (6) struct exec_domain *exec_domain;
    (7) unsigned long personality;
    (8) struct linux_binfmt *binfmt;
    (9) int exit_code,exit_signal;
    (10) int dumpable:1;
    (11) int did_exec:1;
    (12) int tty_old_pgrp;
    (13) struct tty_struct *tty;
    (14) struct wait_queue *wait_chldexit;

  13. 进程队列的全局变量
    (1) current;
    (2) struct task_struct init_task;
    (3) struct task_struct *task[NR_TASKS];
    (4) unsigned long volatile jiffies;
    (5) int need_resched;
    (6) unsigned long intr_count;

4、task_struct的定义:

struct task_struct {
volatile long state;  //说明了该进程是不是可以履行,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;    //进程上是不是有待处理的信号
mm_segment_t addr_limit; //进程地址空间,辨别内核进程与普通进程在内存寄存的位置不同
                        //0-0xBFFFFFFF for user-thead
                        //0-0xFFFFFFFF for kernel-thread
//调度标志,表示该进程是不是需要重新调度,若非0,则当从内核态返回到用户态,会产生调度
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3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1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;  //进程所运行的可履行文件的格式
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1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;     //表示进程是不是为会话主管
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1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,每一个tick都使it_prof_value值减1,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,每一个tick都使it_virt_value值减1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
//记录进程在每一个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(从映照文件或交换
//装备读入的页面数); nswap记录进程累计换出的页面数,即写到交换装备上的页面数。
//cmin_flt, cmaj_flt, cnswap记录本进程为先人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不是允许换出
//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];  //与进程相干的资源限制信息
unsigned short used_math;   //是不是使用FPU
char comm[16];   //进程正在运行的可履行文件名
 //文件系统信息
int link_count, total_link_count;
//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;
//进程间通讯信息
struct sem_undo *semundo;  //进程在信号灯上的所有undo操作
struct sem_queue *semsleeping; //当进程由于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;
  //文件系统信息
struct fs_struct *fs;
  //打开文件信息
struct files_struct *files;
  //信号处理函数
spinlock_t sigmask_lock;
struct signal_struct *sig; //信号处理函数
sigset_t blocked;  //进程当前要阻塞的信号,每一个信号对应1位
struct sigpending pending;  //进程上是不是有待处理的信号
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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