Linux下 标识符task_struct结构体详解

        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。现在我们全面了解一下其中都有哪些信息。

    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：

标识符 ： 描述本进程的唯一标识符，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。

       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进程都以 task_struct 链表的形式存在内核里。进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看。要获取PID为400的进程信息，你需要查看 /proc/400 这个文件夹。大多数进程信息同样可以使⽤top和ps这些top户级ps具来获取。

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

打开/include/linux/sched.h可以找到task_struct 的定义

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

0-0xBFFFFFFF 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_depth;//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,SCHED_RR 分时进程:SCHED_OTHER 

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 

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;

truct 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_structp_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pidhash 

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，

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

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

mm fault and swap info: this can arguably be seen as either 

mm-specific or thread-specific

//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

process credentials ///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;

limits

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

file system info //文件系统信息

int link_count, total_link_count;

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; How many file locks are being held

ipc stuff //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

CPU-specific state of this task //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;

filesystem information文件系统信息

struct fs_struct fs;

open file information //打开文件信息

struct files_struct files;

signal handlers //信号处理函数

spinlock_t sigmask_lock; Protects signal and blocked

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