Linux进程在内核眼中是什么样子的?


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从程序到进程再到内核


通过 top 命令我们可以看到 linux 的各种进程(即上右图)。
内核通过 task_struct 描述进程

struct task_struct {volatile long state; //说明了该进程是否可以执行,还是可中断等信息 -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stoppedunsigned long flags; //Flage 是进程号,在调用fork()时给出int sigpending; //进程上是否有待处理的信号mm_segment_t addr_limit; //进程地址空间,区分内核进程与普通进程在内存存放的位置不同//0-0xBFFFFFFF for user-thead//0-0xFFFFFFFF for kernel-thread//调度标志,表示该进程是否需要重新调度,若非0,则当从内核态返回到用户态,会发生调度volatile long need_resched;int lock_depth; //锁深度long nice; //进程的基本时间片//进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR, 分时进程:SCHED_OTHERunsigned long policy;struct mm_struct *mm; //进程内存管理信息int processor;//若进程不在任何CPU上运行, cpus_runnable 的值是0,否则是1 这个值在运行队列被锁时更新unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;struct list_head run_list; //指向运行队列的指针unsigned long sleep_time; //进程的睡眠时间//用于将系统中所有的进程连成一个双向循环链表, 其根是init_taskstruct task_struct *next_task, *prev_task;struct mm_struct *active_mm;struct list_head local_pages; //指向本地页面unsigned int allocation_order, nr_local_pages;struct linux_binfmt *binfmt; //进程所运行的可执行文件的格式int exit_code, exit_signal;int pdeath_signal; //父进程终止时向子进程发送的信号unsigned long personality;//Linux可以运行由其他UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序int did_exec:1;pid_t pid; //进程标识符,用来代表一个进程pid_t pgrp; //进程组标识,表示进程所属的进程组pid_t tty_old_pgrp; //进程控制终端所在的组标识pid_t session; //进程的会话标识pid_t tgid;int leader; //表示进程是否为会话主管struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_osptr;struct list_head thread_group; //线程链表struct task_struct *pidhash_next; //用于将进程链入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; //实时优先级,用它计算实时进程调度时的weight值struct timer_list real_timer; //指向实时定时器的指针struct tms times; //记录进程消耗的时间unsigned long start_time; //进程创建的时间//记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];int swappable:1; //表示进程的虚拟地址空间是否允许换出int ngroups; //记录进程在多少个用户组中gid_t groups[NGROUPS]; //记录进程所在的组//进程的权能,分别是有效位集合,继承位集合,允许位集合kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;int keep_capabilities:1;struct user_struct *user;struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; //与进程相关的资源限制信息unsigned short used_math; //是否使用FPUchar comm[16]; //进程正在运行的可执行文件名//文件系统信息int link_count, total_link_count;//NULL if no tty 进程所在的控制终端,如果不需要控制终端,则该指针为空struct tty_struct *tty;unsigned int locks;//进程间通信信息struct sem_undo *semundo; //进程在信号灯上的所有undo操作struct sem_queue *semsleeping; //当进程因为信号灯操作而挂起时,他在该队列中记录等待的操作//进程的CPU状态,切换时,要保存到停止进程的task_struct中struct thread_struct thread;//文件系统信息struct fs_struct *fs;//打开文件信息struct files_struct *files;//信号处理函数spinlock_t sigmask_lock;struct signal_struct *sig; //信号处理函数sigset_t blocked; //进程当前要阻塞的信号,每个信号对应一位struct sigpending pending; //进程上是否有待处理的信号......};
1. 标示符:描述本进程的唯一标识符,用来区别其他进程。
2. 状态:任务状态,退出代码,退出信号等
3. 优先级:相对于其他进程的优先级
4. 程序计数器:程序中即将被执行的下一条指令的地址
5. 内存指针:包括程序代码和进程相关数据的指针,还有和其他进程共享的内存块的指针
6. 上下文数据:进程执行时处理器的寄存器中的数据
7. I/O状态信息:包括显示的I/O请求,分配的进程I/O设备和进程使用的文件列表
8. 记账信息:可能包括处理器时间总和,使用的时钟总和,时间限制,记帐号等
任务状态转换


图来源于https://www.lagou.com/lgeduarticle/96239.html
内核如何存放 task_struct

union thread_union {struct thread_info thread_info;unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];};
最后
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