本文的重点是剖析task_struct，在这之前我们先来认识下进程的概念和linux进程控制块PCB 首先什么是进程？ 1>进程是程序的一个执行的实例； 2>进程是正在执行的程序 3>进程是能分配处理器并由处理器执行的实体 按内核的观点来谈进程：它所担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。 进程的两个基本的元素如下： 一、程序代码（可能被执行相同程序的其它进程共享）二是和代码相关联的数据集。这里和代码相关联的数据集指的是数据段和进程控制块。进程是一种动态描述，但是并不代表所有的进程都在运行。（进程在内存中因策略或调度需求，会处于各种状态）。 task_struct: 为了管理进程，操作系统必须对每个进程所做的事情进行清楚的描述，为此，操作系统使用数据结构来代表处理不同的实体，这个数据结构就是通常所说的进程描述符或进程控制块（PCB）。 PCB在linux操作系统下就是task_struct结构 ，所属的头文件#include   每个进程都会被分配一个task_struct结构，它包含了这个进程的所有信息，在任何时候操作系统都能够跟踪这个结构的信息，宰割结构是linux内核汇总最重要的数据结构，下面我们会详细的介绍。 这个进程的主要信息： 1、pid_t pid标识符：与进程相关的唯一标识符，区别正在执行的进程和其他进程 2、状态：描述进程的状态，因为进程有阻塞、挂起、运行等好几个状态，所以都有个表示符来记录进程的执行状态。 3、优先级：如果有好几个进程正在执行，就涉及到进程的执行的先后顺序，这和进程的优先级这个标识符有关。 4、程序计数器：程序中即将被执行指令的下一条地址。 5、内存指针：程序代码和进程相关数据的指针。 6、上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据。 7、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。 8、记账信息：包括处理机的时间总和，记账号等等。 进程的信息可以通过/proc系统文件夹查看。假如要获取PID为400的进程信息，你需要查看/proc/400这个文件夹。 接下来就来给出一些task_struct各个字段的介绍： 进程信息同样可以使用ps命令来获取。 假如我们获取pid 为3040的这个进程信息 下面我们深度的理解下进程的各个字段的含义： Struct  task_struct { 1、支持对称多处理器方式(SMP)时的数据成员 (1)int processor;  //进程正在使用的CPU (2)int last_processor;  //进程最后一次使用的CPU (3)int lock_depth;  //上下文切换时系统内核锁的深度 2、其他数据成员 (1)unsigned short used_math;  //是否使用MPU (2)char comm[16];  //进程正在运行的可执行文件的文件名 (3)struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];  //结构rlimit用于资源管理，定义在linux/include/linux/resource.h中，成员共有两项：rlim_cur是资源的当前最大数目；rlim_max是资源可有的最大数目。 (4)int errno;  //最后一次出错的系统调用错误号，0表示无错误。系统调用返回时，全程量也拥有该错误。 (5)long debugreg[8];  //保存INTEL CPU调试寄存器的值，在ptrace系统调用中使用。 (6)struct exec_domain *exec_domain;  //Linux可以运行由80386平台其它UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序。关于此类程序与Linux程序差异的消息就由exec_domain结构保存。 (7)unsigned long personality;  //Linux 可以运行由80386平台其它UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序。 Personality进一步描述进程执行的程序属于何种UNIX平台的“个性”信息。通常有PER_Linux、PER_Linux_32BIT、 PER_Linux_EM86、PER_SVR3、PER_SCOSVR3、PER_WYSEV386、PER_ISCR4、PER_BSD、 PER_XENIX和PER_MASK等， (8)struct linux_binfmt *binfmt;  //指向进程所属的全局执行文件格式结构，共有a。out、script、elf和java等四种。结构定义在include/linux/binfmts.h中(core_dump、load_shlib(fd)、load_binary、use_count)。 (9)int exit_code，exit_signal;  //引起进程退出的返回代码exit_code，引起错误的信号名exit_signal。 (10)int dumpable:1;  //布尔量，表示出错时是否可以进行memory dump。 (11)int did_exec:1;  //按POSIX要求设计的布尔量，区分进程是正在执行老程序代码，还是在执行execve装入的新代码。 (12) int tty_old_pgrp;  //进程显示终端所在的组标识。 (13) struct tty_struct *tty;  //指向进程所在的显示终端的信息。如果进程不需要显示终端，如0号进程，则该指针为空。结构定义在include/linux/tty.h中。 (14) struct wait_queue *wait_chldexit;  //在进程结束时，或发出系统调用wait4后，为了等待子进程的结束，而将自己(父进程)睡眠在该队列上。结构定义在include/linux/wait.h中。 3、调度数据成员 (1) volatile long states;  //表示进程的当前状态: ASK_RUNNING:正在运行或在就绪队列run-queue中准备运行的进程，实际参与进程调度。 TASK_INTERRUPTIBLE:处于等待队列中的进程，待资源有效时唤醒，也可由其它进程通过信号(signal)或定时中断唤醒后进入就绪队列run-queue。 TASK_UNINTERRUPTIBLE:处于等待队列中的进程，待资源有效时唤醒，不可由其它进程通过信号(signal)或定时中断唤醒。 TASK_ZOMBIE:表示进程结束但尚未消亡的一种状态(僵死状态)。此时，进程已经结束运行且释放大部分资源，但尚未释放进程控制块。 TASK_STOPPED:进程被暂停，通过其它进程的信号才能唤醒。导致这种状态的原因有二，或者是对收到SIGSTOP、SIGSTP、SIGTTIN或SIGTTOU信号的反应，或者是受其它进程的ptrace系统调用的控制而暂时将CPU交给控制进程。 TASK_SWAPPING: 进程页面被交换出内存的进程。 (2) unsigned long flags;  //进程标志: PF_ALIGNWARN 打印“对齐”警告信息。 PF_PTRACED 被ptrace系统调用监控。 PF_TRACESYS 正在跟踪。 PF_FORKNOEXEC 进程刚创建，但还没执行。 PF_SUPERPRIV 超级用户特权。 PF_DUMPCORE dumped core。 PF_SIGNALED 进程被信号(signal)杀出。 PF_STARTING 进程正被创建。 PF_EXITING 进程开始关闭。 PF_USEDFPU 该进程使用FPU(SMP only)。 PF_DTRACE delayed trace (used on m68k)。 (3)long priority;  //进程优先级。 Priority的值给出进程每次获取CPU后可使用的时间(按jiffies计)。优先级可通过系统调用sys_setpriorty改变(在kernel/sys.c中)。 (4)unsigned long rt_priority;  //rt_priority 给出实时进程的优先级，rt_priority+1000给出进程每次获取CPU后可使用的时间(同样按jiffies计)。 (5)long counter;  //在轮转法调度时表示进程当前还可运行多久。在进程开始运行是被赋为priority的值，以后每隔一个tick(时钟中断)递减1，减到0时引起新一轮调 度。重新调度将从run_queue队列选出counter值最大的就绪进程并给予CPU使用权，因此counter起到了进程的动态优先级的作用 (priority则是静态优先级)。 (6)unsigned long policy;  //该进程的进程调度策略，可以通过系统调用sys_sched_setscheduler()更改(见kernel/sched.c)。调度策略有: SCHED_OTHER 0 非实时进程，基于优先权的轮转法(round robin)。
SCHED_FIFO 1 实时进程，用先进先出算法。
SCHED_RR 2 实时进程，用基于优先权的轮转法。
4、信号处理
(1) unsigned long signal; //进程接收到的信号。每位表示一种信号，共32种。置位有效。
(2) unsigned long blocked;  //进程所能接受信号的位掩码。置位表示屏蔽，复位表示不屏蔽。
(3) struct signal_struct *sig;  //因为signal和blocked都是32位的变量，Linux最多只能接受32种信号。对每种信号，各进程可以由PCB的sig属性选择使用自定义的处理 函数，或是系统的缺省处理函数。指派各种信息处理函数的结构定义在include/linux/sched.h中。
5、进程队列指针
(1)struct task_struct *next_task，*prev_task; //所有进程(以PCB的形式)组成一个双向链表。next_task和就是链表的前后指针。链表的头和尾都是init_task(即0号进程)。
(2)struct task_struct *next_run，*prev_run;  //由正在运行或是可以运行的，其进程状态均为TASK_RUNNING的进程所组成的一个双向循环链表，即run_queue就绪队列。该链表的前后向指针用next_run和prev_run，链表的头和尾都是init_task(即0号进程)。 (3)struct task_struct *p_opptr，*p_pptr;和struct task_struct *p_cptr，*p_ysptr，*p_osptr;  //以上分别是指向原始父进程(original parent)、父进程(parent)、子进程(youngest child)及新老兄弟进程(younger sibling，older sibling)的指针 6、进程标识 (1) unsigned short uid，gid;  //uid和gid是运行进程的用户标识和用户组标识。 (2) int groups[NGROUPS];  //与多数现代UNIX操作系统一样，Linux允许进程同时拥有一组用户组号。在进程访问文件时，这些组号可用于合法性检查。 (3) unsigned short euid，egid; //euid 和egid又称为有效的uid和gid。出于系统安全的权限的考虑，运行程序时要检查euid和egid的合法性。通常，uid等于euid，gid等于 egid。有时候，系统会赋予一般用户暂时拥有root的uid和gid(作为用户进程的euid和egid)，以便于进行运作。 (4) unsigned short fsuid，fsgid;  //fsuid 和fsgid称为文件系统的uid和gid，用于文件系统操作时的合法性检查，是Linux独特的标识类型。它们一般分别和euid和egid一致，但在 NFS文件系统中NFS服务器需要作为一个特殊的进程访问文件，这时只修改客户进程的fsuid和fsgid。 (5) unsigned short suid，sgid;  //suid和sgid是根据POSIX标准引入的，在系统调用改变uid和gid时，用于保留真正的uid和gid。 (6) int pid，pgrp，session;  //进程标识号、进程的组织号及session标识号，相关系统调用(见程序kernel/sys.c)有sys_setpgid、sys_getpgid、sys_setpgrp、sys_getpgrp、sys_getsid及sys_setsid几种。 (7) int leader;//是否是session的主管，布尔量。 7、 时间数据成员 (1) unsigned long timeout;  //用于软件定时，指出进程间隔多久被重新唤醒。采用tick为单位。 (2) unsigned long it_real_value，it_real_iner;  //用于itimer(interval timer)软件定时。采用jiffies为单位，每个tick使it_real_value减到0时向进程发信号SIGALRM，并重新置初值。初值由 it_real_incr保存。具体代码见kernel/itimer.c中的函数it_real_fn()。 (3) struct timer_list real_timer;  //一种定时器结构(Linux共有两种定时器结构，另一种称作old_timer)。数据结构的定义在include/linux/timer.h中，相关操作函数见kernel/sched.c中add_timer()和del_timer()等。 (4) unsigned long it_virt_value，it_virt_incr;  //关于进程用户态执行时间的itimer软件定时。采用jiffies为单位。进程在用户态运行时，每个tick使it_virt_value减1，减到0时 向进程发信号SIGVTALRM，并重新置初值。初值由it_virt_incr保存。具体代码见kernel/sched.c中的函数 do_it_virt()。 (5) unsigned long it_prof_value，it_prof_incr;  //同样是 itimer软件定时。采用jiffies为单位。不管进程在用户态或内核态运行，每个tick使it_prof_value减1，减到0时向进程发信号 SIGPROF，并重新置初值。初值由it_prof_incr保存。 具体代码见kernel/sched.c中的函数do_it_prof。 (6) long utime，stime，cutime，cstime，start_time;  //以上分别为进程在用户态的运行时间、进程在内核态的运行时间、所有层次子进程在用户态的运行时间总和、所有层次子进程在核心态的运行时间总和，以及创建该进程的时间。 8、 信号量数据成员 (1) struct sem_undo *semundo;  //进程每操作一次信号量，都生成一个对此次操作的undo操作，它由sem_undo结构描述。这些属于同一进程的undo操作组成的链表就由semundo 属性指示。当进程异常终止时，系统会调用undo操作。sem_undo的成员semadj指向一个数据数组，表示各次undo的量。结构定义在 include/linux/sem.h。 (2) struct sem_queue *semsleeping;  //每一信号量集合对应一个sem_queue等待队列(见include/linux/sem.h)。进程因操作该信号量集合而阻塞时，它被挂到semsleeping指示的关 于该信号量集合的sem_queue队列。反过来，semsleeping。sleeper指向该进程的PCB。 9、 进程上下文环境 (1) struct desc_struct *ldt;  //进程关于CPU段式存储管理的局部描述符表的指针，用于仿真WINE Windows的程序。其他情况下取值NULL，进程的ldt就是arch/i386/traps.c定义的default_ldt。 (2) struct thread_struct tss;  //任务状态段，其内容与INTEL CPU的TSS对应，如各种通用寄存器.CPU调度时，当前运行进程的TSS保存到PCB的tss，新选中进程的tss内容复制到CPU的TSS。结构定义在include/linux/tasks.h中。 (3) unsigned long saved_kernel_stack;  //为MS-DOS的仿真程序(或叫系统调用vm86)保存的堆栈指针。 (4) unsigned long kernel_stack_page;  //在内核态运行时，每个进程都有一个内核堆栈，其基地址就保存在kernel_stack_page中。 10、 文件系统数据成员 (1) struct fs_struct *fs;  //fs 保存了进程本身与VFS的关系消息，其中root指向根目录结点，pwd指向当前目录结点，umask给出新建文件的访问模式(可由系统调用umask更 改)，count是Linux保留的属性。 struct files_struct *files;  //files包含了进程当前所打开的文件(struct file *fd[NR_OPEN])。在Linux中，一个进程最多只能同时打开NR_OPEN个文件。而且，前三项分别预先设置为标准输入、标准输出和出错消息输出文件。  (3) int link_count;  //文件链(link)的数目。 11、 内存数据成员 (1) struct mm_struct *mm;  //在linux 中，采用按需分页的策略解决进程的内存需求。task_struct的数据成员mm指向关于存储管理的mm_struct结构。其中包含了一个虚存队列 mmap，指向由若干vm_area_struct描述的虚存块。同时，为了加快访问速度，mm中的mmap_avl维护了一个AVL树。在树中，所有的 vm_area_struct虚存块均由左指针指向相邻的低虚存块，右指针指向相邻的高虚存块。 结构定义在include/linux/sched.h中。 12、页面管理 (1) int swappable:1;  //进程占用的内存页面是否可换出。swappable为1表示可换出。 (2) unsigned long swap_address;  //虚存地址比swap_address低的进程页面，以前已经换出或已换出过，进程下一次可换出的页面自swap_address开始。 (3)unsigned long min_flt，maj_flt;  //该 进程累计的minor缺页次数和major缺页次数。 (4) unsigned long nswap;  //该进程累计换出的页面数。 (5) unsigned long cmin_flt，cmaj_flt，cnswap;  //以本进程作为祖先的所有层次子进程的累计换入页面、换出页面计数。 (6) unsigned long old_maj_flt，dec_flt; (7) unsigned long swap_cnt;  //下一次信号最多可换出的页数。 13. 进程队列的全局变量 (1) current;  //当前正在运行的进程的指针，在SMP中则指向CPU组中正被调度的CPU的当前进程. (2) struct task_struct init_task;  //即0号进程的PCB，是进程的“根”，始终保持初值INIT_TASK。 (3) struct task_struct *task[NR_TASKS];  //进程队列数组，规定系统可同时运行的最大进程数(见kernel/sched.c)。NR_TASKS定义在include/linux/tasks.h 中，值为512。每个进程占一个数组元素(元素的下标不一定就是进程的pid)，task[0]必须指向init_task(0号进程)。可以通过 task[]数组遍历所有进程的PCB。但Linux也提供一个宏定义for_each_task()，它通过next_task遍历所有进程的PCB。 (4) unsigned long volatile jiffies;  //Linux的基准时间。系统初始化时清0，以后每隔10ms由时钟中断服务程序do_timer()增1。 (5) int need_resched;  //重新调度标志位。当需要Linux调度时置位。在系统调用返回前(或者其它情形下)，判断该标志是否置位。置位的话，马上调用schedule进行CPU调度。 (6) unsigned long intr_count;  //记录中断服务程序的嵌套层数。正常运行时，intr_count为0。当处理硬件中断、执行任务队列中的任务或者执 行bottom half队列中的任务时，intr_count非0。这时，内核禁止某些操作，例如不允许重新调度。