Linux进程描述符：task |
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浅析task_struct结构体
1、简介
1.1进程
1.1.1进程的概念
我们知道操作系统最核心的概念就是进程。 其实进程简单来说就是在操作系统中运行的程序，它是操作系统资源管理的最小单位。 进程是一个动态的实体，它是程序的一次执行过程。 进程和程序的区别在于：进程是动态的，程序是静态的，进程是运行中的程序，而程序是一些保存在硬盘上的可执行代码。 在Linux下面，可以通过命令ps或pstree查看当前系统中的进程。 1.1.2进程的结构。Linux进程结构：可由三部分组成：代码段、数据段、堆栈段。也就是程序、数据、进程控制块PCB（Process Control Block进程控制块）组成。进程控制块是进程存在的惟一标识，系统通过PCB的存在而感知进程的存在。 这个PCD数据结构是一种结构体，由操作系统创建和管理，下面我们来了解下tast_struct结构体是如何来通过进程控制块对进程进行控制和调控的。 2、task_struct源码成员解析 2.1、task_struct源码Linux内核通过一个被称为进程描述符的task_struct结构体来管理进程，这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在linux-2.6.38.8/include/linux/sched.h文件中。 http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/sched.h 2.2、task_struct源码成员分析 2.2.1进程状态： volatile long state;/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */这个是进程的运行时状态，-1代表不可运行，0代表可运行，>0代表已停止。 volatile关键字是降低编译器对代码的优化，是state变量一直从变量的内存中读取内容而不是寄存器；从而保证对操作系统状态实时访问的稳定性。 state成员的可能取值如下： /* * Task state bitmask. NOTE! These bits are also * encoded in fs/proc/array.c: get_task_state(). * * We have two separate sets of flags: task->state * is about runnability, while task->exit_state are * about the task exiting. Confusing, but this way * modifying one set can't modify the other one by * mistake. */ #define TASK_RUNNING 0 #define TASK_INTERRUPTIBLE 1 #define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2 #define TASK_STOPPED 4 #define TASK_TRACED 8 /* in tsk->exit_state */ #define EXIT_DEAD 16 #define EXIT_ZOMBIE 32 #define EXIT_TRACE (EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD) /* in tsk->state again */ #define TASK_DEAD 64 #define TASK_WAKEKILL 128 /** wake on signals that are deadly **/ #define TASK_WAKING 256 #define TASK_PARKED 512 #define TASK_NOLOAD 1024 #define TASK_STATE_MAX 2048 /* Convenience macros for the sake of set_task_state */ #define TASK_KILLABLE (TASK_WAKEKILL | TASK_UNINTERRUPTIBLE) #define TASK_STOPPED (TASK_WAKEKILL | __TASK_STOPPED) #define TASK_TRACED (TASK_WAKEKILL | __TASK_TRACED)介绍几种常用的取值 状态描述TASK_RUNNING表示进程要么正在执行，要么正要准备执行TASK_INTERRUPTIBLE进程因为等待某些条件处于阻塞（挂起的状态），一旦等待的条件成立，进程便会从该状态转化成就绪状态TASK_UNINTERRUPTIBLE与TASK_INTERRUPTIBLE类似，但是我们传递任意信号等不能唤醒他们，只有它所等待的资源可用的时候，他才会被唤醒。TASK_STOPPED进程被停止执行TASK_TRACED进程被debugger等进程所监视。EXIT_DEAD表示进程的最终状态。EXIT_ZOMBIE进程的执行被终止，但是其父进程还没有使用wait()等系统调用来获知它的终止信息，此时进程成为僵尸进程 2.2.2进程标识符（PID） pid_t pid; //进程的标识符 pid_t tgid; //线程组标识符Unix系统通过pid来标识进程，linux把不同的pid与系统中每个进程或轻量级线程关联，而unix程序员希望同一组线程具有共同的pid，遵照这个标准linux引入线程组的概念。一个线程组所有线程与领头线程具有相同的pid，存入tgid字段，getpid()返回当前进程的tgid值而不是pid的值。 它的引入是为了区别每个进程；tgid的引入是由于Unix程序员希望同一组线程具有相同的pid所以就引入了tgid。 2.2.3进程标记符 unsigned int flags; /* per process flags, defined below */flags反应进程的状态信息（不是运行状态），用于内核识别当前进程的状态。 取值范围如下 /* * Per process flags */ #define PF_EXITING 0x00000004 /* getting shut down */ #define PF_EXITPIDONE 0x00000008 /* pi exit done on shut down */ #define PF_VCPU 0x00000010 /* I'm a virtual CPU */ #define PF_WQ_WORKER 0x00000020 /* I'm a workqueue worker */ #define PF_FORKNOEXEC 0x00000040 /* forked but didn't exec */ #define PF_MCE_PROCESS 0x00000080 /* process policy on mce errors */ #define PF_SUPERPRIV 0x00000100 /* used super-user privileges */ #define PF_DUMPCORE 0x00000200 /* dumped core */ #define PF_SIGNALED 0x00000400 /* killed by a signal */ #define PF_MEMALLOC 0x00000800 /* Allocating memory */ #define PF_NPROC_EXCEEDED 0x00001000 /* set_user noticed that RLIMIT_NPROC was exceeded */ #define PF_USED_MATH 0x00002000 /* if unset the fpu must be initialized before use */ #define PF_USED_ASYNC 0x00004000 /* used async_schedule*(), used by module init */ #define PF_NOFREEZE 0x00008000 /* this thread should not be frozen */ #define PF_FROZEN 0x00010000 /* frozen for system suspend */ #define PF_FSTRANS 0x00020000 /* inside a filesystem transaction */ #define PF_KSWAPD 0x00040000 /* I am kswapd */ #define PF_MEMALLOC_NOIO 0x00080000 /* Allocating memory without IO involved */ #define PF_LESS_THROTTLE 0x00100000 /* Throttle me less: I clean memory */ #define PF_KTHREAD 0x00200000 /* I am a kernel thread */ #define PF_RANDOMIZE 0x00400000 /* randomize virtual address space */ #define PF_SWAPWRITE 0x00800000 /* Allowed to write to swap */ #define PF_NO_SETAFFINITY 0x04000000 /* Userland is not allowed to meddle with cpus_allowed */ #define PF_MCE_EARLY 0x08000000 /* Early kill for mce process policy */ #define PF_MUTEX_TESTER 0x20000000 /* Thread belongs to the rt mutex tester */ #define PF_FREEZER_SKIP 0x40000000 /* Freezer should not count it as freezable */ #define PF_SUSPEND_TASK 0x80000000 /* this thread called freeze_processes and should not be frozen */介绍几种常用取值 状态取值PF_FORKNOEXEC表示进程刚被创建，但还没有执行PF_SUPERPRIV表示进程拥有超级用户特权PF_SIGNALED表示进程被信号杀出PF_EXITING表示进程开始关闭 2.2.4进程标记符 unsigned int flags; /* per process flags, defined below */反应进程状态的信息，但不是运行状态，用于内核识别进程当前的状态，以备下一步操作 2.2.5表示进程亲属关系的成员 /* * pointers to (original) parent process, youngest child, younger sibling, * older sibling, respectively. (p->father can be replaced with * p->real_parent->pid) */ struct task_struct __rcu *real_parent; /* real parent process */ struct task_struct __rcu *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */ /* * children/sibling forms the list of my natural children */ struct list_head children; /* list of my children */ struct list_head sibling; /* linkage in my parent's children list */ struct task_struct *group_leader; /* threadgroup leader */在Linux系统中，所有进程之间都有着直接或间接地联系，每个进程都有其父进程，也可能有零个或多个子进程。拥有同一父进程的所有进程具有兄弟关系。 成员描述real_parent指向其父进程，如果创建它的父进程不再存在，则指向PID为1的init进程Pparent指向当前进程的父进程，当它终止时，必须向它的父进程发送信号。它的值通常与real_parent相同children链表的头部，链表中的所有元素都是它的子进程sibling把当前进程插入到兄弟链表中group_leader指向其进程组的领头进程 2.2.6ptrace系统调用Ptrace提供了一种父进程，它可以被用来控制子进程的运行，常被用来进行断点调试，当它被设置为0时表示不需要追踪。 /* * Ptrace flags * * The owner ship rules for task->ptrace which holds the ptrace * flags is simple. When a task is running it owns it's task->ptrace * flags. When the a task is stopped the ptracer owns task->ptrace. */ #define PT_SEIZED 0x00010000 /* SEIZE used, enable new behavior */ #define PT_PTRACED 0x00000001 #define PT_DTRACE 0x00000002 /* delayed trace (used on m68k, i386) */ #define PT_PTRACE_CAP 0x00000004 /* ptracer can follow suid-exec */ #define PT_OPT_FLAG_SHIFT 3 /* PT_TRACE_* event enable flags */ #define PT_EVENT_FLAG(event) (1 |
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