在linux 中每一個進程都由task_struct 數據結構來定義. task_struct就是我們通常所說的PCB.她是對進程控制的唯一手段也是有效的手段. 當我們調用fork() 時, 系統會為我們產生一個task_struct結構。然后從父進程,那里繼承一些數據, 并把新的進程插入到進程樹中, 以待進行進程管理。因此了解task_struct的結構對于我們理解任務調度(在linux 中任務和進程是同一概念)的關鍵。
在進行剖析task_struct的定義之前，我們先按照我們的理論推一下它的結構：
1、進程狀態 ,將紀錄進程在等待,運行,或死鎖
2、調度信息, 由哪個調度函數調度,怎樣調度等
3、進程的通訊狀況
4、因為要插入進程樹,必須有聯系父子兄弟的指針, 當然是task_struct型
5、時間信息, 比如計算好執行的時間, 以便cpu 分配
6、標號 ,決定改進程歸屬
7、可以讀寫打開的一些文件信息
8、 進程上下文和內核上下文
9、處理器上下文
10、內存信息
因為每一個PCB都是這樣的, 只有這些結構, 才能滿足一個進程的所有要求。打開/include/linux/sched.h可以找到task_struct 的定義
struct task_struct {
volatile long state; //說明了該進程是否可以執行,還是可中斷等信息
unsigned long flags; //Flage 是進程號,在調用fork()時給出
int sigpending; //進程上是否有待處理的信號
mm_segment_t addr_limit; //進程地址空間,區分內核進程與普通進程在內存存放的位置不同
//0-0xBFFFFFFF for user-thead
//0-0xFFFFFFFF for kernel-thread
//調度標志,表示該進程是否需要重新調度,若非0,則當從內核態返回到用戶態,會發生調度
volatile long need_resched;
int lock_depth; //鎖深度
long nice; //進程的基本時間片
//進程的調度策略,有三種,實時進程:SCHED_FIFO,SCHED_RR, 分時進程:SCHED_OTHER
unsigned long policy;
struct mm_struct *mm; //進程內存管理信息
int processor;
//若進程不在任何CPU上運行, cpus_runnable 的值是0，否則是1 這個值在運行隊列被鎖時更新
unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;
struct list_head run_list; //指向運行隊列的指針
unsigned long sleep_time; //進程的睡眠時間
//用于將系統中所有的進程連成一個雙向循環鏈表, 其根是init_task
struct task_struct *next_task, *prev_task;
struct mm_struct *active_mm;
struct list_head local_pages; //指向本地頁面
unsigned int allocation_order, nr_local_pages;
struct linux_binfmt *binfmt; //進程所運行的可執行文件的格式
int exit_code, exit_signal;
int pdeath_signal; //父進程終止是向子進程發送的信號
unsigned long personality;
//Linux可以運行由其他UNIX操作系統生成的符合iBCS2標準的程序
int did_exec:1;
pid_t pid; //進程標識符,用來代表一個進程
pid_t pgrp; //進程組標識,表示進程所屬的進程組
pid_t tty_old_pgrp; //進程控制終端所在的組標識
pid_t session; //進程的會話標識
pid_t tgid;
int leader; //表示進程是否為會話主管
struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_osptr;
struct list_head thread_group; //線程鏈表
struct task_struct *pidhash_next; //用于將進程鏈入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; //實時優先級，用它計算實時進程調度時的weight值
//it_real_value，it_real_incr用于REAL定時器，單位為jiffies, 系統根據it_real_value
//設置定時器的第一個終止時間. 在定時器到期時，向進程發送SIGALRM信號，同時根據
//it_real_incr重置終止時間，it_prof_value，it_prof_incr用于Profile定時器，單位為jiffies。
//當進程運行時，不管在何種狀態下，每個tick都使it_prof_value值減一，當減到0時，向進程發送
//信號SIGPROF，并根據it_prof_incr重置時間.
//it_virt_value，it_virt_value用于Virtual定時器，單位為jiffies。當進程運行時，不管在何種
//狀態下，每個tick都使it_virt_value值減一當減到0時，向進程發送信號SIGVTALRM，根據
//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; //指向實時定時器的指針
struct tms times; //記錄進程消耗的時間
unsigned long start_time; //進程創建的時間
//記錄進程在每個CPU上所消耗的用戶態時間和核心態時間
long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];
//內存缺頁和交換信息:
//min_flt, maj_flt累計進程的次缺頁數（Copy on Write頁和匿名頁）和主缺頁數（從映射文件或交換
//設備讀入的頁面數）； nswap記錄進程累計換出的頁面數，即寫到交換設備上的頁面數。
//cmin_flt, cmaj_flt, cnswap記錄本進程為祖先的所有子孫進程的累計次缺頁數，主缺頁數和換出頁面數。
//在父進程回收終止的子進程時，父進程會將子進程的這些信息累計到自己結構的這些域中
unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;
int swappable:1; //表示進程的虛擬地址空間是否允許換出
//進程認證信息
//uid,gid為運行該進程的用戶的用戶標識符和組標識符，通常是進程創建者的uid，gid
//euid，egid為有效uid,gid
//fsuid，fsgid為文件系統uid,gid，這兩個ID號通常與有效uid,gid相等，在檢查對于文件
//系統的訪問權限時使用他們。
//suid，sgid為備份uid,gid
uid_t uid,euid,suid,fsuid;
gid_t gid,egid,sgid,fsgid;
int ngroups; //記錄進程在多少個用戶組中
gid_t groups[NGROUPS]; //記錄進程所在的組
//進程的權能，分別是有效位集合，繼承位集合，允許位集合
kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;
int keep_capabilities:1;
struct user_struct *user;
struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; //與進程相關的資源限制信息
unsigned short used_math; //是否使用FPU
char comm[16]; //進程正在運行的可執行文件名
//文件系統信息
int link_count, total_link_count;
//NULL if no tty 進程所在的控制終端，如果不需要控制終端，則該指針為空
struct tty_struct *tty;
unsigned int locks;
//進程間通信信息
struct sem_undo *semundo; //進程在信號燈上的所有undo操作
struct sem_queue *semsleeping; //當進程因為信號燈操作而掛起時，他在該隊列中記錄等待的操作
//進程的CPU狀態，切換時，要保存到停止進程的task_struct中
struct thread_struct thread;
//文件系統信息
struct fs_struct *fs;
//打開文件信息
struct files_struct *files;
//信號處理函數
spinlock_t sigmask_lock;
struct signal_struct *sig; //信號處理函數
sigset_t blocked; //進程當前要阻塞的信號，每個信號對應一位
struct sigpending pending; //進程上是否有待處理的信號
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;
};
