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[操作系统]进程控制块的task_struct结构


进程控制块

      在linux中进程信息存放在叫做进程控制块的数据结构中,每个进程在内核中都有⼀个进程控制块(PCB)来维护进程相关的信息,Linux内核的 进程控制块是task_struct结构体。在Linux中,这个结构叫做task_struct。
      task_struct是Linux内核的一种数据结构,它会被装载到RAM⾥并且包含着进程的信息。
每个进程都把它的信息放在 task_struct 这个数据结构⾥, task_struct 包含了这些内容:

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标⽰符 : 描述本进程的唯⼀标⽰符,⽤来区别其他进程。
状态 : 任务状态,退出代码,退出信号等。
优先级 : 相对于其他进程的优先级。
程序计数器: 程序中即将被执⾏的下⼀条指令的地址。
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块的指针
上下⽂数据: 进程执⾏时处理器的寄存器中的数据。
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。
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。

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保存进程信息的数据结构叫做 task_struct,并且可以在 include/linux/sched.h ⾥找到它。
所有运⾏在系统⾥的

     在task_struct中存放的信息是非常多的,下面是整个结构体的内容,可以进行了解了解:

Linux中task_struct结构如下:

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   //0-0xBFFFFFFFfor 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
 int link_count, total_link_ count;  //文件系统信息

 //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;
 struct fs_struct *fs;           //文件系统信息
 struct files_struct *files;     //打开文件信息
 spinlock_t sigmask_lock;   //信号处理函数
 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;
 };