Linux进程描述符task_struct结构体简析

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原创最新推荐文章于 2026-04-04 09:44:38 发布 966 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

进程管理(1)：task_struct结构体说明本篇笔记详细讲述task_struct结构体的基本内容，涉及的代码基于Linux5.9.8版本。 1. 进程和线程关于进程和线程的概念，这里不赘述。需要了解的是在Linux内核中，进程通常被叫做任务，所以进程控制块(PCB)也被命名为struct task_struct。而Linux中是没有明确的线程的概念的，被称为轻量级进程，和进程使用相同的PCB结构，内核使用clone()来创建线程。进程和线程的区别在于进程拥有独立的资源空间，而线程则共享进程的资源空间，通常一个进程可以拥有多个线程。 2. tas 阅读详情

进程是处于执行期的程序以及它所管理的资源（如打开的文件、挂起的信号、进程状态、地址空间等等）的总称

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。

这个结构体中包含了很多的信息，下面就让我们来一一简单的看看这些结构体内容，对进程描述符有一个基本的理解。

进程状态

volatile long state;    /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */

state成员的可能取值如下


 /*
  * Task state bitmask. NOTE! These bits are also
  * encoded in fs/proc/array.c: get_task_state().
  *
  * We have two separate sets of flags: task->state
  * is about runnability, while task->exit_state are
  * about the task exiting. Confusing, but this way
  * modifying one set can't modify the other one by
  * mistake.
  */
 #define TASK_RUNNING            0
 #define TASK_INTERRUPTIBLE      1
 #define TASK_UNINTERRUPTIBLE    2
 #define __TASK_STOPPED          4
 #define __TASK_TRACED           8

/* in tsk->exit_state */
 #define EXIT_DEAD               16
 #define EXIT_ZOMBIE             32
 #define EXIT_TRACE              (EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD)

/* in tsk->state again */
 #define TASK_DEAD               64
 #define TASK_WAKEKILL           128    /** wake on signals that are deadly **/
 #define TASK_WAKING             256
 #define TASK_PARKED             512
 #define TASK_NOLOAD             1024
 #define TASK_STATE_MAX          2048

 /* Convenience macros for the sake of set_task_state */
#define TASK_KILLABLE           (TASK_WAKEKILL | TASK_UNINTERRUPTIBLE)
#define TASK_STOPPED            (TASK_WAKEKILL | __TASK_STOPPED)
#define TASK_TRACED             (TASK_WAKEKILL | __TASK_TRACED)

上面的这些状态又分为下面的几类

5个互斥状态

state可以是5个互斥状态中的一种，系统中的进程必须处于5个状态中的一种。
这个5个状态的具体描述如下

状态	描述
TASK_RUNNING	表示进程要么正在执行，要么正要准备执行（已经就绪），正在等待cpu时间片的调度
TASK_INTERRUPTIBLE	进程因为等待一些条件而被挂起（阻塞）而所处的状态。这些条件主要包括：硬中断、资源、一些信号……，一旦等待的条件成立，进程就会从该状态（阻塞）迅速转化成为就绪状态TASK_RUNNING
TASK_UNINTERRUPTIBLE	意义与TASK_INTERRUPTIBLE类似，除了不能通过接受一个信号来唤醒以外，对于处于TASK_UNINTERRUPIBLE状态的进程，哪怕我们传递一个信号或者有一个外部中断都不能唤醒他们。只有它所等待的资源可用的时候，他才会被唤醒。这个标志很少用，但是并不代表没有任何用处，其实他的作用非常大，特别是对于驱动刺探相关的硬件过程很重要，这个刺探过程不能被一些其他的东西给中断，否则就会让进城进入不可预测的状态
TASK_STOPPED	进程被停止执行，当进程接收到SIGSTOP、SIGTTIN、SIGTSTP或者SIGTTOU信号之后就会进入该状态
TASK_TRACED	r表示进程被debugger等进程监视，进程执行被调试程序所停止，当一个进程被另外的进程所监视，每一个信号都会让进城进入该状态

5个互斥状态

两个附加的进程状态既可以被添加到state域中，又可以被添加到exit_state域中。只有当进程终止的时候，才会达到这两种状态.

/* task state */
int exit_state;
int exit_code, exit_signal;

状态	描述
EXIT_ZOMBIE	进程的执行被终止，但是其父进程还没有使用wait()等系统调用来获知它的终止信息，此时进程成为僵尸进程
EXIT_DEAD	进程的最终状态

新增睡眠状态

进程状态 TASK_UNINTERRUPTIBLE 和 TASK_INTERRUPTIBLE 都是睡眠状态

进程标识符（PID）

pid_t pid;  
pid_t tgid;

通过查看源代码我们发现pid_t的类型就是一个整型，每个进程在创建的时候都会返回一个进程标识符（PID），就好像一个身份证号码一样，用来唯一标识一个进程。

在CONFIG_BASE_SMALL配置为0的情况下，PID的取值范围是0到32767，即系统中的进程数最大为32768个。

进程内核栈

void *stack;

这里关于进程内核栈，专门写一篇博客，可以看过来
进程内核栈

进程标记

unsigned int flags; /* per process flags, defined below */

反应进程状态的信息，但不是运行状态，用于内核识别进程当前的状态，以备下一步操作

flags成员的可能取值如下，这些宏以PF(ProcessFlag)开头

例如
PF_FORKNOEXEC 进程刚创建，但还没执行。
PF_SUPERPRIV 超级用户特权。
PF_DUMPCORE dumped core。
PF_SIGNALED 进程被信号(signal)杀出。
PF_EXITING 进程开始关闭。

表示进程亲属关系的成员

/*
 * pointers to (original) parent process, youngest child, younger sibling,
 * older sibling, respectively.  (p->father can be replaced with
 * p->real_parent->pid)
 */
struct task_struct __rcu *real_parent; /* real parent process */
struct task_struct __rcu *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */
/*
 * children/sibling forms the list of my natural children
 */
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 */

在Linux系统中，所有进程之间都有着直接或间接地联系，每个进程都有其父进程，也可能有零个或多个子进程。拥有同一父进程的所有进程具有兄弟关系。

字段	描述
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
sibling	用于把当前进程插入到兄弟链表中
group_leader	指向其所在进程组的领头进程