电路设计

进程及task_struct

2019-07-14 12:59发布

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进程就是正在运行的程序，程序经过键盘输入或硬盘拷贝加载到内存，cpu和内存是双向交互，cpu对数据进行处理计算，在返还给内存，内存中的数据再通过输出设备输出。


举个栗子：我们在一个文件中写的过程，首先操作系统把程序从硬盘加载到内存，cpu执行读写文件的代码，写入文件，完成后再加载到内存，再通过显示器输出。


一个进程就是一个运行着的程序，计算机不可能只运行一个进程，这样就会对资源的浪费，但计算机同时运行多个程序时，这些进程是如何被计算机识别，又是如何被计算机管理的呢?


1.其实操作系统是把每个进程通过一个结构体描述起来，可以理解为这个结构体存储着进程的相关属性，课本上称之为PCB，linux下这个PCB是task_struct


2.我们既然可以认识一个进程，但也要方便管理，所以操作系统，把运行着的进程都以task_struct双链表的形式进行组织管理，存储在内核之中


这时可能有人好奇，task_struct到底是个什么样？


我就列举其内容的分类：


1.进程状态


volatile long state;


int exit_state;


一般有R运行状态，S睡眠状态，D深度睡眠状态，T停止状态 ，X死亡状态


2.进程标识符（PID):描述该进程的唯一标识符，以区别其他进程


pid_t pid;


pid_t tgid;


3.进程优先级：相对于其他进程的优先级


4.程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址


5.上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据


6.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指针


7.I/O状态消息：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：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 task_struct的定义:

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 //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; };


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