Linux进程描述符task

xiaoxiao2021-02-28  116

进程是处于执行期的程序以及它所管理的资源(如打开的文件、挂起的信号、进程状态、地址空间等等)的总称

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include/linux/sched.h文件中。

这个结构体中包含了很多的信息,下面就让我们来一一简单的看看这些结构体内容,对进程描述符有一个基本的理解。


进程状态

volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */

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)

上面的这些状态又分为下面的几类

5个互斥状态

state可以是5个互斥状态中的一种,系统中的进程必须处于5个状态中的一种。 这个5个状态的具体描述如下

状态描述TASK_RUNNING表示进程要么正在执行,要么正要准备执行(已经就绪),正在等待cpu时间片的调度TASK_INTERRUPTIBLE进程因为等待一些条件而被挂起(阻塞)而所处的状态。这些条件主要包括:硬中断、资源、一些信号……,一旦等待的条件成立,进程就会从该状态(阻塞)迅速转化成为就绪状态TASK_RUNNINGTASK_UNINTERRUPTIBLE意义与TASK_INTERRUPTIBLE类似,除了不能通过接受一个信号来唤醒以外,对于处于TASK_UNINTERRUPIBLE状态的进程,哪怕我们传递一个信号或者有一个外部中断都不能唤醒他们。只有它所等待的资源可用的时候,他才会被唤醒。这个标志很少用,但是并不代表没有任何用处,其实他的作用非常大,特别是对于驱动刺探相关的硬件过程很重要,这个刺探过程不能被一些其他的东西给中断,否则就会让进城进入不可预测的状态TASK_STOPPED进程被停止执行,当进程接收到SIGSTOP、SIGTTIN、SIGTSTP或者SIGTTOU信号之后就会进入该状态TASK_TRACEDr表示进程被debugger等进程监视,进程执行被调试程序所停止,当一个进程被另外的进程所监视,每一个信号都会让进城进入该状态

5个互斥状态

两个附加的进程状态既可以被添加到state域中,又可以被添加到exit_state域中。只有当进程终止的时候,才会达到这两种状态.

/* task state */ int exit_state; int exit_code, exit_signal; 状态描述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EXIT_DEAD进程的最终状态

新增睡眠状态

进程状态 TASK_UNINTERRUPTIBLE 和 TASK_INTERRUPTIBLE 都是睡眠状态


进程标识符(PID)

pid_t pid; pid_t tgid;

通过查看源代码我们发现pid_t的类型就是一个整型,每个进程在创建的时候都会返回一个进程标识符(PID),就好像一个身份证号码一样,用来唯一标识一个进程。

在CONFIG_BASE_SMALL配置为0的情况下,PID的取值范围是0到32767,即系统中的进程数最大为32768个。


进程内核栈

void *stack;

这里关于进程内核栈,专门写一篇博客,可以看过来 进程内核栈


进程标记

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

flags成员的可能取值如下,这些宏以PF(ProcessFlag)开头

例如 PF_FORKNOEXEC 进程刚创建,但还没执行。 PF_SUPERPRIV 超级用户特权。 PF_DUMPCORE dumped core。 PF_SIGNALED 进程被信号(signal)杀出。 PF_EXITING 进程开始关闭。

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。

字段描述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parent指向其父进程,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表示链表的头部,链表中的所有元素都是它的子进程sibling用于把当前进程插入到兄弟链表中group_leader指向其所在进程组的领头进程

ptrace系统调用

ptrace 提供了一种父进程可以控制子进程运行,并可以检查和改变它的核心image


Performance Event

Performance Event是一款随 Linux 内核代码一同发布和维护的性能诊断工具。这些成员用于帮助PerformanceEvent分析进程的性能问题


进程调度

优先级

用来描述进程的调度方式,调度策略


进程地址空间

内核除了管理本身的内存外,还必须管理用户空间中进程的内存,我们称这个内存为进程地址空间,也就是系统中每个用户空间进程所看到的内存

还有其他的一些

判断标志


时间


信号处理


其他

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