操作系统—进程PCB浅析

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-05-20 07:57 405阅读 0赞

##### 先了解PCB #####

> 进程就是一个运行当中的程序.  
> 程序本来是存储在磁盘的,当我们需要执行它的时候，先把他读取到内存当中，再然后放入到寄存器中，最后让cpu执行程序，这个时候程序就变成了一个进程.  
> 但是进程的生命周期其实不是很长，因为程序运行结束之后，进程的生命周期就终止了.  
> 那么每一个进程肯定都是一个独立的个体，那么每个进程与进程直接肯定都拥有自己独有的一份管理自己的单独的任务结果  
> .而这个任务结果就是我们今天的PCB.

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> 每个进程运行的时候都会拿到4G的虚拟内存。其中3G是交给用户的,然后剩下的1G内存存储内核的东西。PCB其实就存储在1G的内核系统空间里面。  
> 它其实就是一个task\_struct结构体，里面存储着进程的所有信息。

**不妨来看看进程task\_struct结构体中存的东西吧**

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
    intsigpending;   //进程上是否有待处理的信号
    mm_segment_taddr_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 foruser-thead
                           //0-0xFFFFFFFF forkernel-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
    volatilelong need_resched;
    int lock_depth;  //锁深度
    longnice;       //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 longsleep_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_headlocal_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;
    intpdeath_signal;    //父进程终止是向子进程发送的信号
    unsigned longpersonality;
    //Linux可以运行由其他UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序
    intdid_exec:1; 
    pid_tpid;    //进程标识符,用来代表一个进程
    pid_tpgrp;   //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_tsession;  //进程的会话标识
    pid_t tgid;
    intleader;     //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_listreal_timer;   //指向实时定时器的指针
    struct tmstimes;     //记录进程消耗的时间
    unsigned longstart_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
    longper_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（Copyon　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
    unsignedlong 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_tcap_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 shortused_math;   //是否使用FPU
    charcomm[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
    structthread_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 sigpendingpending;  //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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> 每一个进程都需要4G的虚拟内存，而物理内存就那么点，计算机当中有成千上万的进程，那么这些  
> 进程都存自己的PCB，物理内存其实就只有那么一点，那么这些巨大数量的PCB是怎么存储的呢？

**我们可能需要了解一下物理内存和虚拟内存的关系**  
![这里写图片描述][70]

接下一章：[物理内存与虚拟内存][Link 1]

[70]: /images/20220520/ddac2a961dfd43d4a0e88b34db96bc61.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_40840459/article/details/81054164