详解Linux中的进程描述符Task_struct

嗨！亲爱的小伙伴们，你们好呀！今天我们要学习的内容的是关于一个叫Task_struct的结构体。你准备好了嘛？

学习这个结构体之前，我们要先来了解一个知识点，那么就是关于进程的概念。

什么是进程？

用狭义定义来说：进程就是程序的执行过程。

进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

而进程管理是说描述一个进程和把所有进程连接起来

了解以上知识点后，那我们就正式来学习Task_struct吧！

什么是Task_struct？

（1）为了管理进程，操作系统要对每个进程所做的事情进行清楚地描述，为此，操作系统使用数据结构来代表处理不同的实体，这个数据结构就是通常所说的进程描述符或进程控制块（PCB）。

通俗来讲就是操作系统中描述进程的结构体叫做PCB。

（2）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。它定义在include/linux/sched.h文件中。

（3）每个进程都会被分配一个task_struct结构，它包含了这个进程的所有信息，在任何时候操作系统都能跟踪这个结构的信息。

这个结构是linux内核汇总最重要的数据结构，下面我们会详细的介绍。

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

接下来我们就来看看Task_struct这个结构体的具体内容吧！

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，>0表示停止
unsigned long flags; //进程标志,在下面定义

int sigpending; //进程上是否有待处理的信号

mm_segment_t addr_limit;

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;

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; //wait4()使用

struct completion *vfork_done; // 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;

};

这就是我们Task_struct的内容，你了解了吗？