linux pid nr ns,进程管理 – Linux内核API __task_pid_nr_ns

本文介绍Linux内核中__task_pid_nr_ns函数的作用与实现,该函数用于获取符合特定条件的进程号。文章详细解释了函数参数的意义,并通过一个具体的测试实例展示了如何使用此函数。

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__task_pid_nr_ns 此函数获取进程的进程号,此进程应满足如下约束条件:

1)如果参数type不等于PIDTYPE_PID,则参数task用其所属任务组中的第一个任务赋值,否则保持task不变。

2)此进程是参数task任务描述符中的进程。

3)保证进程描述符的pid_namespace和参数ns相同。

__task_pid_nr_ns文件包含

#include

__task_pid_nr_ns函数定义

在内核源码中的位置: linux-3.19.3/kernel/pid.c

函数定义格式:

pid_t __task_pid_nr_ns(struct task_struct *task, enum pid_type type, struct pid_namespace *ns)

__task_pid_nr_ns输入参数说明

参数task是struct * task_struct型变量,保存任务的基本信息,其定义在文件linux-3.19.3/include/linux/sched.h中,内核源码注释比较详细,请读者自行查看。

参数type是pid_type型变量,此变量是一个枚举型变量,见文件linux-3.19.3/include/linux/pid.h,其定义如下:

enum pid_type

{

PIDTYPE_PID, //进程的进程号

PIDTYPE_PGID, //进程组领头进程的进程号

PIDTYPE_SID, //会话领头进程的进程号

PIDTYPE_MAX

};

参数ns是struct pid_namespace型变量,是对进程命名空间信息的描述,见文件linux-3.19.3/include/linux/pid_namespace.h,其定义如下:

struct pid_namespace {

struct kref kref;

struct pidmap pidmap[PIDMAP_ENTRIES];

struct rcu_head rcu;

int last_pid;

unsigned int nr_hashed;

struct task_struct *child_reaper;

struct kmem_cache *pid_cachep;

unsigned int level;

struct pid_namespace *parent;

#ifdef CONFIG_PROC_FS

struct vfsmount *proc_mnt;

struct dentry *proc_self;

struct dentry *proc_thread_self;

#endif

#ifdef CONFIG_BSD_PROCESS_ACCT

struct bsd_acct_struct *bacct;

#endif

struct user_namespace *user_ns;

struct work_struct proc_work;

kgid_t pid_gid;

int hide_pid;

int reboot; /* 如果pidns被重启,则执行进程组退出代码 */

struct ns_common ns;

};

其中:

字段kref是一个引用计数器,代表此命名空间在多少进程中被使用。

字段pidmap[]记录当前系统的PID使用情况。

字段last_pid记录上一次分配给进程的PID值。

字段child_reaper保存了指向该进程的task_struct的指针。

字段pid_cachep指向该进程在Cache中分配的空间。

字段parent是指向父命名空间的指针。

字段level表示当前命名空间在命名空间层次结构中的深度,初始命名空间的level为0,该命名空间的子空间level为1,下一层的子空间level为2,以此类推。level的计算比较重要,因为level较高的命名空间中的ID,对level较低的命名空间来说是可见的,通过给定的level设置,内核即可推断进程会关联到多少个ID。

__task_pid_nr_ns返回参数说明

此函数的返回结果是符合条件的进程的进程号。

__task_pid_nr_ns实例解析

编写测试文件:__task_pid_nr_ns.c

头文件引用:

#include

#include

#include

MODULE_LICENSE("GPL");

模块加载函数定义:

static int __init __task_pid_nr_ns_init(void)

{

printk("into __task_pid_nr_ns_init.\n");

//获取当前进程的进程描述符,current为struct task_struct类型变量,记录当前进程的信息

struct pid * kpid=find_get_pid(current->pid);

// 获取进程所属任务的任务描述符

struct task_struct * task=pid_task(kpid, PIDTYPE_PID);

// 获取任务对应进程的进程描述符

pid_t result1=__task_pid_nr_ns(task, PIDTYPE_PID, kpid->numbers[kpid->level].ns);

//显示函数find_get_pid( )返回值的进程描述符的进程号

printk("the pid of the find_get_pid is :%d\n", kpid->numbers[kpid->level].nr);

//显示函数__task_pid_nr_ns( )的返回值

printk("the result of the __task_pid_nr_ns is:%d\n", result1);

printk("the pid of current thread is :%d\n", current->pid); //显示当前进程号

printk("out __task_pid_nr_ns_init.\n");

return 0;

}

模块退出函数定义:

static void __exit __task_pid_nr_ns_exit(void)

{

printk("Goodbye __task_pid_nr_ns\n");

}

模块加载和退出函数调用:

module_init(__task_pid_nr_ns_init);

module_exit(__task_pid_nr_ns_exit);

实例运行结果及分析:

首先编译模块,执行命令insmod __task_pid_nr_ns.ko插入模块,然后执行命令dmesg -c,会出现如图所示的结果。

026779f42ef2b4bd2250710b71d3a125.png

结果分析:

由上图可以看出函数__task_pid_nr_ns( )能够获得与输入参数相对应的进程的进程号,当前进程的进程号是8634。

<think>好的,用户现在问的是如何在Linux内核中通过进程名称查询PID。首先,我需要回忆一下相关的内核机制。用户之前问过关于netlink和命名空间的问题,可能是在进行内核模块开发或者相关系统编程,需要深入理解进程管理部分。 我应该先考虑用户的使用场景。可能的情况是,用户正在编写一个内核模块,需要根据进程名称找到对应的PID,或者在进行系统调试时了解内部机制。用户可能有C语言和内核编程的基础,但需要具体的函数和流程指导。 接下来,我需要确定正确的内核函数和数据结构。记得进程描述符是struct task_struct,里面保存了进程的各种信息,包括PID和名称。遍历进程的方法通常有两种:使用for_each_process宏,或者通过PID命名空间来查找。 需要确认如何通过进程名称匹配。进程的名称在task_struct的comm字段,但comm通常只保存16个字符的短名称,而用户可能指的是更长的命令行参数。这时候需要指出两者的区别,避免用户混淆。 另外,权限和安全性也不能忽视。内核中查找进程可能需要考虑权限检查,比如使用may_access_task函数,确保当前上下文有权限访问目标进程的信息。这也是一个关键点,避免用户忽略导致安全问题。 然后要考虑进程名称可能重复的情况。多个进程可能有相同的名称,这时候如何处理?可能需要收集所有匹配的PID,而不仅仅是第一个找到的。需要提醒用户注意这一点,并提供相应的代码示例,比如使用链表存储多个PID。 还有并发问题。在遍历进程列表时,需要使用RCU锁机制来确保安全,防止进程状态在遍历过程中发生变化。这也是内核编程中常见的注意事项,必须提到。 最后,用户可能需要知道用户态和内核态的不同方法。虽然用户的问题明确是关于内核内的实现,但补充用户态的命令如ps和pgrep可能会有帮助,但需要明确区分。不过根据用户的问题,重点还是在内核部分。 综合以上思考,我需要分步骤解释内核中的实现方法,包括数据结构、遍历方法、名称匹配、权限检查,以及并发处理。同时提供代码示例和注意事项,确保用户能够正确应用这些知识,避免常见的陷阱。</think>在Linux内核中通过进程名称查询PID的实现涉及以下核心机制和步骤: $$ \text{进程名称匹配} \Rightarrow \text{遍历task\_struct} \Rightarrow \text{PID提取} $$ ### 一、关键数据结构 1. **task_struct** 进程描述符: ```c struct task_struct { pid_t pid; // 进程PID pid_t tgid; // 线程组ID char comm[TASK_COMM_LEN]; // 进程名称(16字节) // ... }; ``` 2. **进程名称存储特点**: - `comm`字段保存进程的短名称(`/proc/<pid>/comm`) - 最大长度16字节(包括结尾的`\0`) - 由`prctl(PR_SET_NAME)`或`pthread_setname_np()`设置 ### 二、内核实现流程 #### 方法1:遍历进程链表 ```c #include <linux/sched/task.h> int find_pid_by_name(const char *target_comm) { struct task_struct *task; int found_pid = -ESRCH; rcu_read_lock(); // 获取RCU读锁 for_each_process(task) { // 遍历所有进程 if (strncmp(task->comm, target_comm, TASK_COMM_LEN) == 0) { found_pid = task->pid; break; } } rcu_read_unlock(); return found_pid; } ``` #### 方法2:PID命名空间查询 ```c struct pid *find_pid_by_name_ns(const char *name, struct pid_namespace *ns) { struct task_struct *task; struct pid *pid = NULL; rcu_read_lock(); task = find_task_by_pid_ns(pid_nr(pid), ns); if (task && strncmp(task->comm, name, TASK_COMM_LEN) == 0) { pid = get_pid(task_pid(task)); } rcu_read_unlock(); return pid; } ``` ### 三、匹配精度增强方案 当需要更精确匹配时(考虑完整命令行): ```c int match_full_cmdline(struct task_struct *task, const char *target) { struct mm_struct *mm; char *cmdline; mm = get_task_mm(task); if (!mm) return 0; cmdline = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL); if (!cmdline) { mmput(mm); return 0; } get_cmdline(task, cmdline, PAGE_SIZE); mmput(mm); int ret = strstr(cmdline, target) != NULL; kfree(cmdline); return ret; } ``` ### 四、安全验证机制 ```c if (!may_access_task(task)) { // 权限不足时的处理 return -EPERM; } ``` ### 五、典型应用场景 1. **内核模块开发**: ```c static int __init find_init(void) { int pid = find_pid_by_name("kworker/0:0"); printk(KERN_INFO "Found PID: %d\n", pid); return 0; } ``` 2. **系统调用增强**: ```c SYSCALL_DEFINE1(find_pid, char __user *, name) { char tmp[TASK_COMM_LEN]; copy_from_user(tmp, name, TASK_COMM_LEN); return find_pid_by_name(tmp); } ``` ### 六、注意事项 1. **并发安全**: - 必须使用`rcu_read_lock()`保护进程遍历 - 防止遍历过程中进程状态变化 2. **名称冲突处理**: ```c // 使用链表存储多个匹配PID LIST_HEAD(pid_list); for_each_process(task) { if (strcmp(...)) { struct pid_node *node = kmalloc(...); node->pid = task->pid; list_add(&node->list, &pid_list); } } ``` 3. **性能优化**: - 对大型系统避免全量遍历 - 可结合PID缓存机制(需自行实现哈希表) ### 七、用户空间对应方法 ```bash # 通过proc文件系统 grep -a 'target_name' /proc/[0-9]*/comm # 使用系统工具 pgrep -f target_name ``` 建议结合内核源码(5.10+版本)中以下文件进行深入分析: 1. `kernel/pid.c` - PID管理核心逻辑 2. `fs/proc/base.c` - procfs的进程信息实现 3. `include/linux/sched.h` - 任务结构定义 对于精确匹配需求,建议同时检查`/proc/<pid>/cmdline`内容,但需注意内核中获取完整命令行需要处理内存映射等复杂操作。
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