关于task_struct的认识

在linux 中每一个进程都由task_struct 数据结构来定义. task_struct就是我们通常所说的PCB.她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task_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任务调度(在linux 中任务和进程是同一概念)的关键。

在进行剖析task_struct的定义之前，我们先按照我们的理论推一下它的结构：       

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

因为每一个PCB都是这样的, 只有这些结构, 才能满足一个进程的所有要求。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
                //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
volatile long need_resched;
        int lock_depth;                  //锁深度
long nice;                       //进程的基本时间片
        //进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR, 分时进程:SCHED_OTHER
        unsigned long policy;
        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
        //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 task_struct *next_task, *prev_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;
        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 task_struct *p_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
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
        //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。
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
        //记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间
long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];
                //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
        //进程的权能，分别是有效位集合，继承位集合，允许位集合
kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;
        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;
                //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
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;
                //文件系统信息
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;        };