task_stuct 进程

电路设计

2019-07-14 09:52发布生成海报

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进程是一个正在执行的程序，是程序的一个实例，它能分配处理器并由处理器执行的实体。一个除处理器其他元素都具备的程序也叫做进程，简单来说就是一个动态的执行过程。
PCB就是一个名字叫做task_struct的结构体,我们叫他”进程描述符”。它里面有进程执行的所有信息，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，它用来维护进程相关的信息，每个进程都有一个PCB。
task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM里并包含进程的信息。每个进程都把它的信息放在task_struct这个数据结构里面，而task_struct包含以下内容：
标示符：描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程，pid以及ppid。
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，方便下次唤醒进程时了解进程暂停时的状态信息等。
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。
pid 与 ppid pid称为子进程，ppid为父进程id。正如父子关系一般，父对子为一对多，子对父为一对一。 ps aux | grep mypid //显示所有进程的命令 getpid //获得自己的pid fork（）//创建运行程序的子进程，得到进程号进程之间的亲属关系：

struct task_struct *real_parent;    /* real parent process */
struct task_struct *parent;     /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */
struct list_head children;     /* list of my children */
struct list_head sibling;     /* linkage in my parent's children list */
struct task_struct *group_leader;    /* threadgroup leader */

real_parent指向其父进程，如果创建它的父进程不再存在，则指向PID为1的init进程。
parent指向其父进程，当它终止时，必须向它的父进程发送信号。它的值通常与 real_parent相同。
children表示链表的头部，链表中的所有元素都是它的子进程（进程的子进程链表）。
sibling用于把当前进程插入到兄弟链表中（进程的兄弟链表）。
group_leader指向其所在进程组的领头进程。

task_stuct 代码解析 1.进程状态 start可能的取值

#define TASK_INTERRUPTIBLE      1 //可中断的睡眠，可以通过一个信号唤醒
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE      2 //不可中断睡眠，不可以通过信号进行唤醒
#define __TASK_TRACED      8 //进程被追踪
/* in tsk->exit_state */ 
#define EXIT_ZOMBIE     16 //僵尸状态的进程，表示进程被终止，但是父进程还没 有获取它的终止信息，比如进程有没有执行完等信息。
#define EXIT_DEAD 32     //进程的最终状态，进程死亡。
/* in tsk->state again */ 
#define TASK_DEAD      64 //死亡
#define TASK_WAKEKILL      128 //唤醒并杀死的进程
#define TASK_WAKING      256 //唤醒进程

T #define __TASK_STOPPED 4 //进程停止执行 D disk sleep 深度睡眠，金刚不坏，不能被修改杀死，只能自己醒来 Z zombie 僵死状态，结束后不会立即被系用回收 X dead 死亡状态，被系统回收 S sleep 睡眠状态，可修改或被杀死 R #define TASK_RUNNING 0//进程要么正在执行，要么准备执行，运行但比一定占用资源
2.进程的唯一标识

pid_t pid;    //进程的唯一标识
pid_t tgid;    // 线程组的领头线程的pid成员的值

pid是进程的唯一表示，范围是0~32767，可以表示32768个进程。
在Linux系统中，一个线程组的所有线程使用和该线程组的领头线程相同的PID，并被存放在tgid成员中。（线程是程序运行的最小单位，进程是程序运行的基本单位。）

3.进程调度信息
static_prio用于保存静态优先级，可以通过nice系统调用来进行修改。
rt_priority用于保存实时优先级。
normal_prio的值取决于静态优先级和调度策略。
prio用于保存动态优先级。
policy表示进程的调度策略，目前主要有以下五种：

#define SCHED_NORMAL     0//按照优先级进行调度（有些地方也说是CFS调度器）
#define SCHED_FIFO      1//先进先出的调度算法
#define SCHED_RR      2//时间片轮转的调度算法
#define SCHED_BATCH      3//用于非交互的处理机消耗型的进程
#define SCHED_IDLE     5//系统负载很低时的调度算法
#define SCHED_RESET_ON_FORK      0x40000000

4.时间数据成员

    cputime_t utime, stime, utimescaled, stimescaled;
    cputime_t gtime;
    cputime_t prev_utime, prev_stime;    //记录当前的运行时间（用户态和内核态）
    unsignedlong nvcsw, nivcsw;    //自愿/非自愿上下文切换计数
    struct timespec start_time;    //进程的开始执行时间
    struct timespec real_start_time;     //进程真正的开始执行时间
    unsignedlong min_flt, maj_flt;
    struct task_cputime cputime_expires;    //cpu执行的有效时间
    struct list_head cpu_timers[3];    //用来统计进程或进程组被处理器追踪的时间
    struct list_head run_list;
    unsignedlong timeout;    //当前已使用的时间（与开始时间的差值）
    unsignedint time_slice;    //进程的时间片的大小
    int nr_cpus_allowed;

5.信号处理信息

    struct signal_struct *signal;    //指向进程信号描述符
    struct sighand_struct *sighand;    //指向进程信号处理程序描述符
    sigset_t blocked, real_blocked;    //阻塞信号的掩码
    sigset_t saved_sigmask;    /* restored if set_restore_sigmask() was used */
    struct sigpending pending;    //进程上还需要处理的信号
    unsigned long sas_ss_sp;    //信号处理程序备用堆栈的地址
    size_t sas_ss_size;    //信号处理程序的堆栈的地址

task_stuct 定义

struct task_struct {
volatile long state;  //表示该进程是否可以执行或可中断等信息
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
 //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;
  //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;
};

写这个东西的时候其实我还没有很清楚，日后补上参考代码出处： http://blog.csdn.net/peiyao456/article/details/54407343 http://blog.csdn.net/lf_2016/article/details/54347820