linux task_struct结构总结

最新推荐文章于 2025-03-31 19:30:59 发布
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这篇博客详细介绍了Linux操作系统中task_struct数据结构，它是描述进程信息的核心组件。内容包括task_struct的状态字段，如TASK_RUNNING、TASK_INTERRUPTIBLE等，并讨论了如何通过set_task_state宏设置这些状态。此外，还提到了thread_info结构、内核栈的大小以及如何通过current_thread_info()函数获取thread_info结构体的基地址。

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task_struct描述符描述了进程的所有信息,所以task_struct非常复杂, 该数据结构定义在linux/sched.h头文件.

task_struct数据结构中第一个字段是state, 它描述了当前进程的状态.

  • TASK_RUNNING(准备执行或者正在cpu执行)
  • TASK_INTERRUPTIBLE(可中断的睡眠(即可以通过中断来唤醒进程, 包括软中断))
  • TASK_UNINTERRUPTIBLE(该标志和上述标志类似, 但是不能通过信号来改变状态)
  • TASK_STOPPED(进程的执行被暂停, 例如进程收到SIGSTOP信号)
  • TASK_TRACED(进程的执行已经被调试器暂停)
  • EXIT_ZOMBIE(进程的执行被终止.顾名思义该状态只有当进程被终止的时候, 进程才会变为该状态)
  • EXIT_DEAD

该字段通常用ptask->state = TASK_*来使用或者通过set_task_state和set_current_state宏.

set_task_state宏定义如下定义:

/* linux/sched.h */
#define set_task_state(tsk, state_value) set_mb((tsk)->state, (state_value)) 

/* asm/system.h */
#define set_mb(var, value) do { (void) xchg(&var, value); } while (0)

/* asm/cmpxchg.h */
/* xchg宏并不是简单的数据交换指令而是调用了__xchg函数 */
/* __typeof__ 是GNU C的扩展类型类似于C++的decltype, 自动推导出数据类型 */
#define xchg(ptr,v) ((__typeof__(*(ptr)))__xchg((unsigned long)(v),(ptr),sizeof(*(ptr)))

#define __xg(x) ((volatile long *)(x))

/* 该函数根据字节自动匹配, 将ptr的值赋给x, 返回x的值 */
static inline unsigned long __xchg(unsigned long x, volatile void * ptr, int size)
{
    switch (size) {
        case 1:
            __asm__ __volatile__("xchgb %b0,%1"
                :"=q" (x)
                :"m" (*__xg(ptr)), "0" (x)
                :"memory");
&n
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Linux下的task_struct结构体
干饭人
07-05 1648
转自：浅析Linux下的task_struct结构体_lc_29503203的博客-优快云博客_task_struct 本文的重点是剖析task_struct，在这之前我们需要先了解一下进程的概念和Linux下进程控制块PCB。 1. 首先什么是进程？ 1.1 进程可以这样描述： 1>进程是程序的一个执行实例； 2>进程是正在执行的程序； 3>进程是能分配处理器并由处理器执行的实体。 按内核观点来谈进程：它担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。 1.2 进程的两个基本
【Linux Kernel-task_struct专题】task_struct内存分配
weixin_43965970的博客
09-22 980
它通过缓存这些对象的内存，可以快速地分配和释放这些对象，减少内存碎片，并提高分配效率。这两个宏提供了一种机制，允许在内存分配前后执行额外的逻辑，如保存和恢复分配上下文，这对于调试和跟踪内存分配问题非常有用。通过使用这些宏，内核开发者可以在不修改分配函数本身的情况下，添加额外的逻辑来处理特定的需求。是内核对象缓存（Slab 分配器）的一个结构体，用于管理内核对象的内存分配和释放。在多核系统中，内存是分区的，每个区（通常是一个NUMA节点）都有自己的内存。，这样可以减少跨节点的内存访问，提高性能。
task_struct structure
openCpu
09-07 3232
3.2. Process Descriptor Figure 3-1. The Linux process descriptor /*include/linux/sched.h,linux2.6.32.2*/ struct task_struct { volatile
2.4内核中task_struct结构体全解
SunnyBeiKe的专栏
10-12 1199
/*转自：http://wenku.baidu.com/view/9132d213f18583d049645902.html*/ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ 为了管理进程，操作系统必须对每个进程所做的事情进行
浅谈Linux下的task_struct
qq_37954088的博客
03-23 351
Linux下的task_struct 即是windows操作系统下的进程控制块（PCB），今天我们来看一下task_struct 下都有什么吧！ 上篇博客我们谈到task_struct中描述了以下信息： 标识符：与进程相关的唯一标识符，用来区别正在执行的进程和其他进程。 状态：描述进程的状态，因为进程有挂起，阻塞，运行等好几个状态，所以都有个标识符来记录进程的执行状态。 优先级：如果有好几个...
Linux标识进程
weixin_34233618的博客
02-13 416
一、前言 其实两年前，本站已经有了一篇关于进程标识的文档，不过非常的简陋，而且代码是来自2.6内核。随着linux container、pid namespace等概念的引入，进程标识方面已经有了天翻地覆的变化，因此我们需要对这部分的内容进行重新整理。 本文主要分成四个部分来描述进程标识这个主题：在初步介绍了一些入门的各种IDs基础知识后，在第三章我们描述了pid、pid number、pid n...
task_struct 结构，mm_struct 结构， vm_area_struct 结构
FF_programming的博客
10-25 4017
task_struct 结构，mm_struct 结构， vm_area_struct 结构 1、task_struct 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。 位置：<include\linux\sched.h> - 593行 部分代码如下： struct task_struct { /*...*/ struct mm_struct *mm; struct mm_struct *activ
Linux内核task_struct结构详解
qq_22613757的博客
03-09 2847
最近被这个进程给搞蒙了，进程由内核统一调度控制，所以内核中的task_struct显得尤其重要。 task_struct结构中的 char comm[TASK_COMM_LEN];成员可以获取到进程的名称。 //注意 TASK_COMM_LEN 的长度是16字节 sprintf(buffer,"%s",pTaskStruct-&gt;comm); 下面是对task_struct基本信息的中文释...
Linux进程管理（二）进程描述符task_struct
weixin_44555799的博客
09-30 992
本文linux内核版本5.10.226（只要是linux5.10.x就行，基本不会有大的出入），结构体struct task_struct定义在 include/linux/sched.h，长达732行，可见描述一个任务的复杂度之大。
【Linux】task_struct
hgelin的博客
09-16 436
要了解task_struct必须先了解进程 1.进程： 1.1进程概念：    我们可以说是正在运行的程序。站在内核的角度上来说进程是担当分配系统资源（cpu资源，内存）的实体。在操作系统角度来说，进程是一个结构体-PCB--Linux下有自己的名字task_struct。 1.2描述进程---PCB    进程信息被放在一个成为进程控制块的结构体中，可以理解为进程属性的集合。课本上称之...
【Linux】Linux 中进程控制块 PCB —— task_struct 结构体结构
Elena's Blog
02-06 547
在 Linux 中每一个进程都由 task_struct 数据结构来定义。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。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。打开开 /include/linux/sched.h 可以找到 task_struct 的定义。
linux进程 结构体,linux进程task_struct结构体中的state域
weixin_34442215的博客
05-11 390
谈到task_struct结构体，可以说她是linux内核源码中最复杂的一个结构体了，成员之多，占用内存之大。鉴于她的复杂，我们不能简单的亵渎，而是要深入“窥探”.下面先介绍这些复杂成员中的一员，state域struct task_struct {volatile long state;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */.........
Linux下 标识符task_struct结构体详解
t_x_l_的博客
04-16 834
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，
浅析Linux下的task_struct结构体
u014426028的博客
04-21 1508
浅析Linux下的task_struct结构体 参考：https://blog.youkuaiyun.com/qq_29503203/article/details/5461827 本文的重点是剖析task_struct，在这之前我们需要先了解一下进程的概念和Linux下进程控制块PCB。 1.首先什么是进程？ 1.1进程可以这样描述： 进程是程序的一个执行实例； 进程是正在执行的程序； 进程是...
Linux 进程描述符task_struct详解
qq_35118894的博客
04-12 772
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
【Linux 内核】进程管理 task_struct 结构体 ② ( state 字段 | stack 字段 | pid 字段 | tgid 字段 | pid_links 字段 )
让 学习 成为一种 习惯 ( 韩曙亮 の 技术博客 )
03-27 2091
一、task_struct 结构体字段分析、 1、state 字段、 2、stack 字段、 3、pid字段、 4、tgid 字段、 5、pid_links 字段
Linux0.11内核源码，进程数据结构task_struct，Linux内核初始化第一个进程，进程创建并初始化，源码解析
ganfanren00001的博客
06-12 1240
一、Linux中的task_struct： 进程在内核源码中以数据结构task_struct的形式存在，其中有几个非常常见的属性字段 1、__state是进程的当前状态，-1是unrunnable，0是runnable， >0是stopped 2、Counter是进程拥有的时间片，当一个时钟中断到来，当前占有CPU的进程时间片会消耗1，进程调度函数schedule会会遍历任务队列选择时间片最大的进程上CPU 2.1、参照调度函数源码schedule可知，整体的调度策略是选择最长时间片的进程上CPU，直到进程
task_struct结构详解
循环渐进学习编程，成长
03-31 992
在 Linux 内核中，无论是进程还是线程，到了内核里面，都叫做任务（Task），由统一的数据结构 task_struct 进行管理。task_struct 是 Linux 中的进程描述符，是感知进程存在的唯一实体。Linux 内核中通过一个双向循环链表将所有的 task_struct 串了起来，不同的操作系统中，PCB 所包含的内容也会不同。在 Linux 内核的代码世界里，task_struct被精心定义为一个结构体，其内部成员众多，宛如一个庞大而有序的信息仓库。/* 进程状态 */
linux task_struct 进程线程
最新发布
06-27
<think>我们正在讨论Linux内核中进程和线程在`task_struct`中的表示。根据引用内容，我们知道在Linux内核中，无论是进程还是线程，都统一称为任务（Task），并使用`task_struct`结构体进行管理。`task_struct`是进程描述符，也是感知进程存在的唯一实体。内核通过一个双向循环链表将所有`task_struct`实例连接起来。用户的问题集中在进程和线程的关系以及它们在`task_struct`中的表示。我们需要解释Linux如何用同一个结构体表示进程和线程，以及它们之间的区别和联系。###详细解释1.**统一的任务表示**：-在Linux中，进程和线程都被视为任务（Task），都由`task_struct`结构体表示。这意味着从内核的角度看，进程和线程是同一个实体，只是共享资源的方式不同。-每个任务（无论是进程还是线程）都有一个唯一的`task_struct`，其中包含了该任务的所有信息，如状态、优先级、内存空间、打开的文件等。2.**进程与线程的区别**：-**进程**：通常拥有独立的地址空间（即拥有自己的内存映射），资源独立。-**线程**：属于同一个进程的多个线程共享地址空间（即共享内存映射、文件描述符等资源），但每个线程有自己的栈和寄存器状态。3.**在`task_struct`中的体现**：-对于属于同一个进程的多个线程（即轻量级进程），它们的`task_struct`中的`mm`（内存描述符）指针指向同一个`mm_struct`结构体，从而共享地址空间。-每个线程有自己独立的`task_struct`，其中包含线程特有的信息，如栈（`stack`）、寄存器状态（`thread`）等。-线程组（即同一个进程中的所有线程）通过`tgid`（线程组ID）来标识。在`task_struct`中：-`pid`：每个任务（线程）的唯一ID，称为线程ID。-`tgid`：线程组ID，即主线程的PID。对于进程（主线程）来说，`pid`等于`tgid`；对于同一进程中的其他线程，`tgid`等于主线程的`pid`。4.**创建线程与进程**：-当使用`fork()`系统调用创建新进程时，新任务会复制父进程的地址空间（写时复制），拥有独立的资源。-当使用`clone()`系统调用创建线程时，通过传递不同的标志（如`CLONE_VM`、`CLONE_FS`、`CLONE_FILES`等）来指定共享的资源。例如：-`CLONE_VM`：共享地址空间（即`mm_struct`）。-`CLONE_FS`：共享文件系统信息。-`CLONE_FILES`：共享打开的文件描述符表。-等等。5.**如何遍历所有任务**：-内核通过一个双向循环链表（`tasks`链表）连接所有`task_struct`。可以使用`for_each_process`宏来遍历所有任务（引用[2]）。6.**获取当前任务**：-在ARM64架构中，可以通过读取`sp_el0`寄存器来获取当前任务的`task_struct`指针（引用[3]）。在x86架构中，通常通过当前任务的内核栈来获取。7.**线程本地存储**：-`task_struct`中的`set_child_tid`和`clear_child_tid`成员与线程本地存储有关（引用[4]）。当使用`CLONE_CHILD_SETTID`和`CLONE_CHILD_CLEARTID`标志创建线程时，会设置这些成员，以便在用户空间管理线程ID。###总结-Linux内核使用统一的`task_struct`结构体来管理进程和线程，线程被视为共享同一地址空间的多个任务。-进程与线程的主要区别在于资源的共享程度，这通过`clone()`系统调用的标志来控制。-在同一个进程中的线程具有相同的`tgid`（即主线程的PID），而每个线程有自己的`pid`（线程ID）。###相关问题1.在Linux中，如何通过`task_struct`判断一个任务是进程还是线程？2.使用`clone()`系统调用创建线程时，需要设置哪些标志？3.Linux内核如何实现线程组（即同一个进程中的多个线程）的管理？</think>### Linux task_struct 进程与线程关系详解 在 Linux 内核中，**进程和线程都统一表示为任务（Task）**，由核心数据结构 `task_struct` 管理。这是理解 Linux 进程/线程模型的关键，具体原理如下： #### 一、统一的任务表示 1. **共享的数据结构** Linux 内核不区分进程和线程的底层实现，两者都通过 `task_struct` 描述（引用[1]）。每个任务（无论进程或线程）在内核中都有独立的 `task_struct` 实例，包含： ```c struct task_struct { // 标识信息 pid_t pid; // 线程ID（轻量级进程ID） pid_t tgid; // 线程组ID（即进程ID） // 资源指针 struct mm_struct *mm; // 内存描述符（地址空间） struct files_struct *files; // 打开文件表 // 关系结构 struct list_head tasks; // 链表节点（连接所有任务） struct task_struct *group_leader; // 线程组主进程 }; ``` 2. **内核的全局管理** 所有 `task_struct` 通过双向循环链表连接（引用[2]），内核可通过宏 `for_each_process()` 遍历： ```c #define for_each_process(p) \ for (p = &init_task; (p = next_task(p)) != &init_task; ) ``` #### 二、进程与线程的关键区别 | 特性 | 进程 (Process) | 线程 (Thread) | |--------------|----------------------------------------|----------------------------------------| | **资源隔离** | 独立地址空间 (`mm` 指针唯一) | 共享父进程地址空间 (`mm` 指向相同) | | **标识符** | `pid = tgid` (主线程) | `pid` 唯一，`tgid` 指向主线程ID | | **创建方式** | `fork()` → 复制整个资源 | `clone(CLONE_VM｜CLONE_FILES...)` → 共享资源 | #### 三、线程组实现原理 当创建线程时： 1. **共享资源标志**： 通过 `clone()` 系统调用的标志控制资源共享（引用[4]）： - `CLONE_VM`：共享内存空间 (`mm_struct`) - `CLONE_FS`：共享文件系统信息 - `CLONE_FILES`：共享打开的文件描述符 ```c // 创建线程的典型标志组合 clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND, ...); ``` 2. **线程组关系**： - 同一进程的所有线程共享 `tgid`（即主线程的 `pid`） - `group_leader` 指针指向主线程的 `task_struct` - 内核通过 `tgid` 实现 `getpid()` 系统调用（返回进程ID） #### 四、内核操作示例 1. **获取当前任务**（引用[3]）： ARM64 架构通过 `sp_el0` 寄存器直接获取当前 `task_struct`： ```c struct task_struct *get_current(void) { unsigned long sp_el0; asm ("mrs %0, sp_el0" : "=r" (sp_el0)); return (struct task_struct *)sp_el0; } #define current get_current() ``` 2. **线程本地存储**： 若创建时指定 `CLONE_CHILD_SETTID`，内核会设置 `task_struct->set_child_tid`，用于用户态线程ID同步（引用[4]）。 #### 总结 > Linux 用 **`task_struct` 统一抽象进程和线程**，区别仅在于资源共享程度： > - **进程** = 独立资源的任务 > - **线程** = 共享资源的任务组（相同 `tgid`） > 这种设计减少了内核冗余代码，并通过 `clone()` 标志灵活控制资源共享级别[^1][^4]。 --- ### 相关问题 1. 为什么 Linux 线程被称为"轻量级进程"（LWP）？ 2. 如何通过 `task_struct` 字段区分进程的主线程和子线程？ 3. 调用 `pthread_create()` 时，内核层的 `clone()` 具体做了哪些操作？ 4. 当进程退出时，内核如何处理线程组资源的回收？
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