Linux 进程描述符task_struct详解

在linux中每一个进程都有 tast_struct数据结构来定义。test_struct就是我们通常所说的PCB。他是对进程控制的唯一手段也是最有效的手段。当我们调用fork（）时，系统会为我们产生一个tast_struct结构。然后从父进程那里继承一些数据，并把新的进程插入到进程树中以待进行进程管理。因此了解task_struct的结构对于我们理解进程调度的关键。

在进行剖析task_struct的定义之前，我们先按照理论推一下他的结构：

1、进程状态，将记录进程在等待，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，决定改变进程归属
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

因为每一个PCB都是这样的，只有这样一个结构，才能满足一个进程的需求。打开/include/linux/sched.h可以找到task_struct的定义。

struct tast_struct{        volatile long state; //说明该进程是否可以执行，还是可中断登信息。        unsigned long flags; //flafs是进程号，在调用fork（）时给出        int sigpending; //进程有是否待处理的信号        mm_segment addr_limit; //进程地址空间，区分内核进程与普通进程在内存存放位置的不同，0-0xBFFFFFFFF 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_resched ; //锁深度        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，SECHED_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 tast_struct *next_tast，*prev_task;//用于将系统中所有的进程连成一个双向链表。其根是init_tast        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; //liunx 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 tast_struct *p_opptr， *p_pptr， *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;        struct list_head thread_group;//线程链表        struct tast_struct *pidhash_next; //用于将进程链入HASH表        struct tast_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。        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        unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt,cmaj_flt,cnswap;        //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        int swappable:1; //表示进程的虚拟地址空间是否允许换出        uid_t uid,euid,suid,fsuid;        gid_t gid,egid,sgid,fsgid;//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        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        int link_count, total_link_count; //文件系统信息        struct tty_struct *tty;//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        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        struct thread_struct thread;//进程的CPU状态，切换时，要保存到停止进程的task_struct中         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; }