Linux中进程描述符task_struct结构体详解

野性酷女 2022-06-17 03:29 280阅读 0赞

大家都知道进程吧，那么进程到底是什么呢？

进程是处于执行期的程序以及它所管理的资源（如打开的文件、挂起的信号、进程状态、地址空间等等）的总称。初学者经常会把进程和程序搞混，注意，程序并不是进程。

实际上两个或多个进程不仅有可能执行同一程序，而且还有可能共享地址空间等资源。  
我们来看看进程与程序的不同：

1.存储位置不同，程序在硬盘上，进程在内存里

2.进程除了拥有和程序一样的代码，还有PCB，进程比程序多了很多的数据结构

3.进程具有动态属性，即为可以有多种状态

4.程序没有堆栈因为程序被加载到内存中才会分配堆栈

5.进程的生命周期短暂，程序永久

6.一个进程只能对应一个程序，而一个程序可以对应多个进程

在Linux中，Linux内核通过一个被称为进程描述符的**task\_struct结构体**来管理进程，这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。

在这里我为大家介绍一下task\_struct结构体：

先来看看这个结构的主要信息：

1、进程状态 ,将纪录进程在等待,运行,或死锁

2、调度信息, 由哪个调度函数调度,怎样调度等

3、进程的通讯状况

4、因为要插入进程树,必须有联系父子兄弟的指针, 当然是task\_struct型

5、时间信息, 比如计算好执行的时间, 以便cpu 分配

6、标号 ,决定改进程归属

7、可以读写打开的一些文件信息

8、 进程上下文和内核上下文

9、处理器上下文

10、内存信息

现在来看看它的具体内容吧！

struct task_struct {
    
    	volatile long state; //说明了该进程是否可以执行.
    	//-1表示不能运行，0表示运行，大于0表示停止
    	unsigned long flags; //进程标志,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
    
    	volatile long need_resched; //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
    
    	int lock_depth; //锁深度
    
    	long counter; //进程可运行的时间量
    
    	long nice; //进程的基本时间片
    
    	unsigned long policy; //进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR;分时进程:SCHED_OTHER;
    
    	struct mm_struct *mm; //进程内存管理信息
    
    	int processor;
    
    
    
    	unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;//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
    
    	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
    
    	struct task_struct *next_task, *prev_task; //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 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; //父进程终止是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; //按POSIX要求设计的布尔量,区分进程正在执行从父进程中继承的代码,还是执行由execve装入的新程序代码
    
    	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; //标志,表示进程是否为会话主管
    
    	struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;//指针指向（原始的）父进程，孩子进程，比自己年轻的兄弟进程，                   比自己年长的兄弟进程 
    
    	//（p->father能被p->p_pptr->pid代替)
    
    	struct list_head thread_group; //线程链表
    
    	//进程散列表指针
    
    	struct task_struct *pidhash_next; //用于将进程链入HASH表pidhash
    
    	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
    
    
    	unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;
    
    	unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_value;
    
    	//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。
    
    	//Real定时器根据系统时间实时更新，不管进程是否在运行
    
    	//Virtual定时器只在进程运行时，根据进程在用户态消耗的时间更新
    
    	//Profile定时器在进程运行时，根据进程消耗的时（不管在用户态还是内核态）更新
    
    	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
    
    	long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS]; //记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间
    
    
    
    	//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
    
    	kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;//进程的权能，分别是有效位集合，继承位集合，允许位集合
    
    	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;
    
    	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;
    
    
    
    	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;
    
    }

到这里，task struct就介绍的差不多了，希望大家都能理解。 ![吐舌头][tongue.gif]

[tongue.gif]: /images/20220617/f18110d57a824f1abf09b8ac759f96c9.png