网站和微信 微网站解决方案,上海网站建设哪里便宜,网站建设推广ppt模板,1+x网店运营推广本篇算是进程管理的的揭幕篇#xff0c;简单介绍一个进程在内核眼里的来龙去脉#xff0c;为接下来的进程创建#xff0c;进程调度#xff0c;进程管理等篇章做好学习准备。从程序到进程再到内核啥是程序#xff0c;啥是进程#xff0c;一张图可以给我们解释#xff1a;…本篇算是进程管理的的揭幕篇简单介绍一个进程在内核眼里的来龙去脉为接下来的进程创建进程调度进程管理等篇章做好学习准备。从程序到进程再到内核啥是程序啥是进程一张图可以给我们解释程序转换为进程的过程不是本文重点这里不做详解详情请看 《 Linux 程序编译过程的来龙去脉 》。接下来我们转换镜头站在内核OS的视角看什么是程序什么是进程。ELF可执行文件送给内核后OS是如何看待它的呢换句话讲内核OS眼里只有进程通过 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 描述进程用命令 pstree 可以让内核以树形的结构把进程之间的关系列出来如下图这是进程在内核中的结构形式那么内核是如何来以树形结构管理描述这些进程的呢用来描述进程的数据结构可以理解为进程的属性。比如进程的状态、进程的标识(PID)等都被封装在了进程描述符这个数据结构中一起来看下今天的主角—— task_struct 结构体。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......};内核就是通过list_head链表把各个进程关系以树形结构管理起来的。task_struct 结构体内容太多这里只列出部分成员变量感兴趣的读者可以去源码 include/linux/sched.h头文件查看。task_struct 中的主要信息分类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这些信息每类都可以单独开个章节去讲解这里先简单描述下任务状态的转换以后篇章再深入介绍各个分类。任务状态转换上面可以看到变量定义后面的注释它说明变量内容0是不运行的0是运行状态0是停止状态。下面我们介绍几个常用的取值任务状态在不同情况下的状态转换如下图来源于https://www.lagou.com/lgeduarticle/96239.html内核如何存放 task_struct 我们知道一个进程所占的栈空间有用户栈和内核栈用户栈的分布方式见之前的文章《 C语言在ARM中函数调用时栈是如何变化的 》。那么内核栈是如何存放进程描述符的呢内核栈对于应用程序是不可见的因为它位于内核空间中。在应用程序执行过程中如果发生异常、中断或系统调用的话应用程序会被暂停系统进入内核态转去执行异常响应等代码这个时候所使用的栈就是内核栈。为了节省空间linux把内核栈和紧挨着task_struct的thread_info放在一起如上所示thread_info中存放了进程/线程(内核不大区分进程与线程)的一些数据其中包括指向task_struct结构的指针。数组stack即内核栈stack占据8K/4K(依配置不同)空间。union thread_union {#ifndef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK struct thread_info thread_info;#endif unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];};最后到这里应该已经了解了一个程序如何转换为进程内核如何描述进程又如何存储进程当然还有很多关于进程的描述没有介绍比如进程的调度优先级内存管理等等这些会在以后的文章里单独分开详细介绍。但这些所有的信息都存储在今天的主角里——task_struct。
