linux進程描述符—task_struct結構


inux進程描述符—task_struct結構 

為了管理進程,操作系統必須對每個進程所做的事情進行清楚地描述,為此,操作系統使用數據結構來代表處理不同的實體,這個數據結構就是通常所說的進程描述符或進程控制塊,在linux系統中,這就是task_struct結構,在include\linux\sched.h文件中定義。每個進程都會被分配一個task_struct結構,它包含了這個進程的所有信息,在任何時候操作系統都能跟蹤這個結構的信息,這個結構是linux內核匯總最重要的數據結構,下面我們會詳細的介紹。這個結構的源代碼及其注釋如下,之后對其進行了分類解釋。

//進程描述符task_struct

struct task_struct {

/* * offsets of these are hardcoded elsewhere - touch with care

*/ volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ //-1 不能運行 0 運行 >0 停止

unsigned long flags; /* per process flags, defined below *///進程標志,在下面定義

int sigpending; //進程上是否有待處理的信號

mm_segment_t addr_limit; /* thread address space:進程地址空間

0-0xBFFFFFFF for user-thead

0-0xFFFFFFFF for kernel-thread

*/


volatile long need_resched; //調度標志,表示該進程是否需要重新調度,若非0,則當從內核態返回到用戶態,會發生調度


int lock_depth; /* Lock depth *///鎖深度

/* * offset 32 begins here on 32-bit platforms. We keep

* all fields in a single cacheline that are needed for

* the goodness() loop in schedule().

*/ long counter; //進程可運行的時間量

long nice; //進程的基本時間片

unsigned long policy; //進程的調度策略,有三種,實時進程:SCHED_FIFO,SCHED_RR;分時進程:SCHED_OTHER;

struct mm_struct *mm; //進程內存管理信息

int processor;

/* * cpus_runnable is ~0 if the process is not running on any

* CPU. It's (1 << cpu) if it's running on a CPU. This mask

* is updated under the runqueue lock.

* * To determine whether a process might run on a CPU, this

* mask is AND-ed with cpus_allowed.

* 若進程不在任何CPU上運行,cpus_runnable 的值是0,否則是1。這個值在運行 *隊列被鎖時更新;*/

unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;

/* * (only the 'next' pointer fits into the cacheline, but

* that's just fine.)

*/

struct list_head run_list; //指向運行隊列的指針

unsigned long sleep_time; //進程的睡眠時間

struct task_struct *next_task, *prev_task; //用於將系統中所有的進程連成一個雙向循環鏈表,其根是init_task.

struct mm_struct *active_mm;

struct list_head local_pages; //指向本地頁面

unsigned int allocation_order, nr_local_pages;

/* task state */

struct linux_binfmt *binfmt; //進程所運行的可執行文件的格式

int exit_code, exit_signal;

int pdeath_signal; /* The signal sent when the parent dies *///父進程終止是向子進程發送的信號

/* ??? */

unsigned long personality; //Linux可以運行由其他UNIX操作系統生成的符合iBCS2標准的程序

int did_exec:1; //按POSIX要求設計的布爾量,區分進程正在執行從父進程中繼承的代碼,還是執行由execve裝入的新程序代碼

pid_t pid; //進程標識符,用來代表一個進程

pid_t pgrp; //進程組標識,表示進程所屬的進程組

pid_t tty_old_pgrp; //進程控制終端所在的組標識

pid_t session; //進程的會話標識

pid_t tgid;

/* boolean value for session group leader */

int leader; //標志,表示進程是否為會話主管

/* 

* pointers to (original) parent process, youngest child, younger sibling,

* older sibling, respectively. (p->father can be replaced with 

* p->p_pptr->pid)

*///指針指向(原始的)父進程,孩子進程,比自己年輕的兄弟進程,比自己年長的兄弟進程

//(p->father能被p->p_pptr->pid代替)

struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;

struct list_head thread_group; //線程鏈表

/* PID hash table linkage. *///進程散列表指針

struct task_struct *pidhash_next; //用於將進程鏈入HASH表pidhash

struct task_struct **pidhash_pprev;

wait_queue_head_t wait_chldexit; /* for wait4() *///wait4()使用

struct completion *vfork_done; /* for vfork() */// vfork() 使用

unsigned long rt_priority; //實時優先級,用它計算實時進程調度時的weight值

//it_real_value,it_real_incr用於REAL定時器,單位為jiffies。系統根據it_real_value //設置定時器的第一個終止時間。在定時器到期時,向進程發送SIGALRM信號,同時根據it_real_incr重置終止時間

//it_prof_value,it_prof_incr用於Profile定時器,單位為jiffies。當進程運行時,不管在何種狀態下,每個tick都使

//it_prof_value值減一,當減到0時,向進程發送信號SIGPROF,並根據it_prof_incr重置時間

//it_virt_value,it_virt_value用於Virtual定時器,單位為jiffies。當進程運行時,不管在何種狀態下,每個tick都使

//it_virt_value值減一,當減到0時,向進程發送信號SIGVTALRM,根據it_virt_incr重置初值。

//Real定時器根據系統時間實時更新,不管進程是否在運行

//Virtual定時器只在進程運行時,根據進程在用戶態消耗的時間更新

//Profile定時器在進程運行時,根據進程消耗的時(不管在用戶態還是內核態)更新

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;//指向實時定時器的指針

struct tms times; //記錄進程消耗的時間,

unsigned long start_time;//進程創建的時間

long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS]; //記錄進程在每個CPU上所消耗的用戶態時間和核心態時間

/* mm fault and swap info: this can arguably be seen as either mm-specific or thread-specific */

//內存缺頁和交換信息:

//min_flt, maj_flt累計進程的次缺頁數(Copy on Write頁和匿名頁)和主缺頁數(從映射文件或交換設備讀入的頁面數);

//nswap記錄進程累計換出的頁面數,即寫到交換設備上的頁面數。

//cmin_flt, cmaj_flt, cnswap記錄本進程為祖先的所有子孫進程的累計次缺頁數,主缺頁數和換出頁面數。在父進程

//回收終止的子進程時,父進程會將子進程的這些信息累計到自己結構的這些域中

unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;

int swappable:1; //表示進程的虛擬地址空間是否允許換出 

/* process credentials *////進程認證信息

//uid,gid為運行該進程的用戶的用戶標識符和組標識符,通常是進程創建者的uid,gid //euid,egid為有效uid,gid

//fsuid,fsgid為文件系統uid,gid,這兩個ID號通常與有效uid,gid相等,在檢查對於文件系統的訪問權限時使用他們。

//suid,sgid為備份uid,gid

uid_t uid,euid,suid,fsuid;

gid_t gid,egid,sgid,fsgid;

int ngroups; //記錄進程在多少個用戶組中

gid_t groups[NGROUPS]; //記錄進程所在的組

kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;//進程的權能,分別是有效位集合,繼承位集合,允許位集合

int keep_capabilities:1;

struct user_struct *user;

/* limits */

struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; //與進程相關的資源限制信息

unsigned short used_math; //是否使用FPU

char comm[16]; //進程正在運行的可執行文件名 

/* file system info *///文件系統信息

int link_count, total_link_count;

struct tty_struct *tty; /* NULL if no tty 進程所在的控制終端,如果不需要控制終端,則該指針為空*/

unsigned int locks; /* How many file locks are being held */

/* ipc stuff *///進程間通信信息

struct sem_undo *semundo; //進程在信號燈上的所有undo操作

struct sem_queue *semsleeping; //當進程因為信號燈操作而掛起時,他在該隊列中記錄等待的操作

/* CPU-specific state of this task *///進程的CPU狀態,切換時,要保存到停止進程的

task_struct中

struct thread_struct thread;

/* filesystem information文件系統信息*/

struct fs_struct *fs;

/* open file information *///打開文件信息

struct files_struct *files;

/* signal handlers *///信號處理函數

spinlock_t sigmask_lock; /* Protects signal and blocked */

struct signal_struct *sig; //信號處理函數,

sigset_t blocked; //進程當前要阻塞的信號,每個信號對應一位

struct sigpending pending; //進程上是否有待處理的信號

unsigned long sas_ss_sp;

size_t sas_ss_size;

int (*notifier)(void *priv);

void *notifier_data;

sigset_t *notifier_mask;

/* Thread group tracking */

u32 parent_exec_id;

u32 self_exec_id;

/* Protection of (de-)allocation: mm, files, fs, tty */

spinlock_t alloc_lock;

/* journalling filesystem info */

void *journal_info;

};


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