Linux-task_struct

Linux下进程用task_struct结构体表示，包含以下各类信息：

状态：进程的执行状态（执行态，就绪态，挂起态，停止态，僵死态）

调度信息：Linux进程调度所需要的信息，一个进程可能是实时的或普通的，并具有优先级。实时进程在普通进程前调度，且需要使用相关的优先级。一个计数器会记录允许进程执行的时间量。

标识符：每个进程都有唯一的一个进程标识符，以及用户标识符和组标识符。组标识符用于给一组进程指定资源方位权限。

进程间通信：支持IPC机制。

链接：每个进程都有一个到其父进程的链接及到其兄弟进程的链接，以及到所有子进程的链接。

时间和计时器：包括进程创建的时刻和进程所消耗的处理器时间总量。一个进程可能还会有一个或多个间隔计数器。进程通过系统调用来定义间隔计时器。计时器满时，会给进程发送一个信号。

文件系统：包括指向被该进程打开的任何文件的指针和指向该进程的当前目录与根目录
4000
的指针。

地址空间：定义分配给该进程的虚拟地址空间。

处理器专用上下文：构成该进程上下文的寄存去和栈信息。

以上参考《计算机精髓与设计原理》

部分task_struct内容简单解析

（1）进程的状态

volatile long state；

state的可能取值为：

<strong>#define TASK_RUNNING        0//进程要么正在执行，要么准备执行
#define TASK_INTERRUPTIBLE  1 //可中断的睡眠，可以通过一个信号唤醒
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE    2 //不可中断睡眠，不可以通过信号进行唤醒
#define __TASK_STOPPED      4 //进程停止执行
#define __TASK_TRACED       8 //进程被追踪
/* in tsk->exit_state */
#define EXIT_ZOMBIE     16 //僵尸状态的进程，表示进程被终止，但是父进程还没有获取它的终止信息，比如进程有没有执行完等信息。
#define EXIT_DEAD       32 //进程的最终状态，进程死亡
/* in tsk->state again */
#define TASK_DEAD       64 //死亡
#define TASK_WAKEKILL       128 //唤醒并杀死的进程
#define TASK_WAKING     256 //唤醒进程</strong>

（2）进程的唯一标识(pid)

pid_t pid;//进程的唯一标识
pid_t tgid;// 线程组的领头线程的pid成员的值

（3）进程的标记:

unsigned int flags;

flags成员的可能取值如下：

#define PF_ALIGNWARN    0x00000001    /* Print alignment warning msgs */
/* Not implemented yet, only for 486*/
#define PF_STARTING    0x00000002    /* being created */
#define PF_EXITING    0x00000004    /* getting shut down */
#define PF_EXITPIDONE    0x00000008    /* pi exit done on shut down */
#define PF_VCPU        0x00000010    /* I'm a virtual CPU */
#define PF_FORKNOEXEC    0x00000040    /* forked but didn't exec */
#define PF_MCE_PROCESS  0x00000080      /* process policy on mce errors */
#define PF_SUPERPRIV    0x00000100    /* used super-user privileges */
#define PF_DUMPCORE    0x00000200    /* dumped core */
#define PF_SIGNALED    0x00000400    /* killed by a signal */
#define PF_MEMALLOC    0x00000800    /* Allocating memory */
#define PF_FLUSHER    0x00001000    /* responsible for disk writeback */
#define PF_USED_MATH    0x00002000    /* if unset the fpu must be initialized before use */
#define PF_FREEZING    0x00004000    /* freeze in progress. do not account to load */
#define PF_NOFREEZE    0x00008000    /* this thread should not be frozen */
#define PF_FROZEN    0x00010000    /* frozen for system suspend */
#define PF_FSTRANS    0x00020000    /* inside a filesystem transaction */
#define PF_KSWAPD    0x00040000    /* I am kswapd */
#define PF_OOM_ORIGIN    0x00080000    /* Allocating much memory to others */
#define PF_LESS_THROTTLE 0x00100000    /* Throttle me less: I clean memory */
#define PF_KTHREAD    0x00200000    /* I am a kernel thread */
#define PF_RANDOMIZE    0x00400000    /* randomize virtual address space */
#define PF_SWAPWRITE    0x00800000    /* Allowed to write to swap */
#define PF_SPREAD_PAGE    0x01000000    /* Spread page cache over cpuset */
#define PF_SPREAD_SLAB    0x02000000    /* Spread some slab caches over cpuset */
#define PF_THREAD_BOUND    0x04000000    /* Thread bound to specific cpu */
#define PF_MCE_EARLY    0x08000000      /* Early kill for mce process policy */
#define PF_MEMPOLICY    0x10000000    /* Non-default NUMA mempolicy */
#define PF_MUTEX_TESTER    0x20000000    /* Thread belongs to the rt mutex tester */
#define PF_FREEZER_SKIP    0x40000000    /* Freezer should not count it as freezeable */
#define PF_FREEZER_NOSIG 0x80000000    /* Freezer won't send signals to it */

（4）进程之间的亲属关系：

struct task_struct *real_parent; /* real parent process */
struct task_struct *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */
struct list_head children;    /* list of my children */
struct list_head sibling;    /* linkage in my parent's children list */
struct task_struct *group_leader;    /* threadgroup leader */

real_parent指向其父进程，如果创建它的父进程不再存在，则指向PID为1的init进程。

parent指向其父进程，当它终止时，必须向它的父进程发送信号。它的值通常与 real_parent相同。

children表示链表的头部，链表中的所有元素都是它的子进程（进程的子进程链表）。

sibling用于把当前进程插入到兄弟链表中（进程的兄弟链表）。

group_leader指向其所在进程组的领头进程。

（5）进程调度信息：

int prio, static_prio, normal_prio;
unsigned int rt_priority;
const struct sched_class *sched_class;
struct sched_entity se;
struct sched_rt_entity rt;
unsigned int policy;

static_prio用于保存静态优先级，可以通过nice系统调用来进行修改。

rt_priority用于保存实时优先级。

normal_prio的值取决于静态优先级和调度策略(进程的调度策略有：先来先服务，短作业优先、时间片轮转、高响应比优先等等的调度算法)

prio用于保存动态优先级。

policy表示进程的调度策略，目前主要有以下五种：

#define SCHED_NORMAL        //按照优先级进行调度
#define SCHED_FIFO          //先进先出的调度算法
#define SCHED_RR            //时间片轮转的调度算法
#define SCHED_BATCH         //用于非交互的处理机消耗型的进程
#define SCHED_IDLE          //系统负载很低时的调度算法

(6)ptrace系统调用

unsigned int ptrace;
struct list_head ptraced;
struct list_head ptrace_entry;
unsigned long ptrace_message;
siginfo_t *last_siginfo;      /* For ptrace use.  */
ifdef CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT
atomic_t ptrace_bp_refcnt;
endif

（7） 时间数据成员

cputime_t utime, stime, utimescaled, stimescaled;
cputime_t gtime;
cputime_t prev_utime, prev_stime;//记录当前的运行时间（用户态和内核态）
unsigned long nvcsw, nivcsw; //自愿/非自愿上下文切换计数
struct timespec start_time;  //进程的开始执行时间
struct timespec real_start_time;  //进程真正的开始执行时间
unsigned long min_flt, maj_flt;
struct task_cputime cputime_expires;//cpu执行的有效时间
struct list_head cpu_timers[3];//用来统计进程或进程组被处理器追踪的时间
struct list_head run_list;
unsigned long timeout;//当前已使用的时间（与开始时间的差值）
unsigned int time_slice;//进程的时间片的大小
int nr_cpus_allowed;

（8）信号处理信息

struct signal_struct *signal;//指向进程信号描述符
struct sighand_struct *sighand;//指向进程信号处理程序描述符
sigset_t blocked, real_blocked;//阻塞信号的掩码
sigset_t saved_sigmask;    /* restored if set_restore_sigmask() was used */
struct sigpending pending;//进程上还需要处理的信号
unsigned long sas_ss_sp;//信号处理程序备用堆栈的地址
size_t sas_ss_size;//信号处理程序的堆栈的地址

（9）文件系统信息

/* filesystem information */
struct fs_struct *fs;//文件系统的信息的指针
/* open file information */
struct files_struct *files;//打开文件的信息指针

task_struct完整结构查看：task_struct

部分内容解释：浅析task_struct