进程控制块PCB结构 task_struct 描述
注:本分类下文章大多整理自《深入分析linux内核源代码》一书,另有参考其他一些资料如《linux内核完全剖析》、《linux c 编程一站式学习》等,只是为了更好地理清系统编程和网络编程中的一些概念性问题,并没有深入地阅读分析源码,我也是草草翻过这本书,请有兴趣的朋友自己参考相关资料。此书出版较早,分析的版本为2.4.16,故出现的一些概念可能跟最新版本内核不同。
此书已经开源,阅读地址 http://www.kerneltravel.net
一、task_struct 结构描述

就可以立即投入运行,CPU 是这些进程唯一等待的系统资源。系统中有一个运行队列(run_queue),用来容纳所有处于可运行状态的进程,调度程序执行时,从中选择一个进程投入运行。当前运行进程一直处于该队列中,也就是说,current总是指向运行队列中的某个元素,只是具体指向谁由调度程序决定。
所示。

是进程的静态优先级,同时也代表进程的时间片,用于对counter 赋值,可以用nice()系统调用改变这个值;policy是适用于该进程的调度策略,实时进程和普通进程的调度策略是不同的;rt_priority 只对实时进程有意义,它是实时进程调度的依据。

identifier),每个进程都有一个唯一的标识符,内核通过这个标识符来识别不同的进程,同时,进程标识符PID 也是内核提供给用户程序的接口,用户程序通过PID 对进程发号施令。PID
是32 位的无符号整数,它被顺序编号:新创建进程的PID通常是前一个进程的PID 加1。然而,为了与16 位硬件平台的传统Linux 系统保持兼容,在Linux 上允许的最大PID 号是32767,当内核在系统中创建第32768 个进程时,就必须重新开始使用已闲置的PID
号。

V / Posix 通信机制:共享内存(Shared Memory)、信号量和消息队列(Message Queues),如表4.5 所示。

系统中,除了初始化进程init,其他进程都有一个父进程(Parent Process)。可以通过fork()或clone()系统调用来创建子进程,除了进程标识符(PID)等必要的信息外,子进程的task_struct 结构中的绝大部分的信息都是从父进程中拷贝。系统有必要记录这种“亲属”关系,使进程之间的协作更加方便,例如父进程给子进程发送杀死(kill)信号、父子进程通信等。每个进程的task_struct
结构有许多指针,通过这些指针,系统中所有进程的task_struct结构就构成了一棵进程树,这棵进程树的根就是初始化进程init的task_struct结构(init 进程是Linux 内核建立起来后人为创建的一个进程,是所有进程的祖先进程)。

的时间信息。

中描述了两个VFS 索引节点(VFS inode),这两个索引节点叫做root 和pwd,分别指向进程的可执行映像所对应的根目录(Home Directory)和当前目录或工作目录。file_struct 结构用来记录了进程打开的文件的描述符(Descriptor)。如表4.9 所示。

2.4 还引入了另外一个域active_mm,这是为内核线程而引入的。因为内核线程没有自己的地址空间,为了让内核线程与普通进程具有统一的上下文切换方式,当内核线程进行上下文切换时,让切换进来的线程的active_mm 指向刚被调度出去的进程的mm_struct。内存信息如表4.10
所示。



结构中,当进程被调度重新运行时再从中恢复这些环境,也就是恢复这些寄存器和堆栈的值。处理机信息如表4.13 所示。

从任务状态段TSS 中装入内核栈指针esp,在/include/linux/sched.h 中定义了如下一个联合结构:
1
2 3 4 5 6 |
union task_union
{ struct task_struct task; unsigned long stack[2048]; };
|
.png)
分配内存,而仅仅给内核栈分配8KB 的内存,并把其中的一部分给task_struct 使用。task_struct 结构大约占1K 字节左右,其具体数字与内核版本有关,因为不同的版本其域稍有不同。因此,内核栈的大小不能超过7KB,否则,内核栈会覆盖task_struct
结构,从而导致内核崩溃。不过,7KB 大小对内核栈已足够。
1
2 3 4 5 6 7 8 |
static inline struct task_struct *get_current(void)
{ struct task_struct *current; __asm__("andl %%esp,%0; ":"=r" (current) : "0" (~8191UL)); return current; } |
1
2 3 4 |
#define PIDHASH_SZ (4096 >> 2)
extern struct task_struct *pidhash[PIDHASH_SZ]; #define pid_hashfn(x) ((((x) >> 8) ^ (x)) & (PIDHASH_SZ - 1)) |
到 PID_MAX-1)中。
的大小由小到大排列。
和next_task 域用来实现这种链表。
queue)。
表示。
的地址空间。
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