task_struct 解析(四) 相关函数

上一篇文章里提到task_struct里有一个PID散列表

struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];

这里简单说一下pid_link

struct pid_link
{
    struct hlist_node node;
    struct pid *pid;
};

其中hlist_node是双向链表的一个节点

struct hlist_node {
    struct hlist_node *next, **pprev;
};

由以上代码可知,pid的散列表是一个双向链表

下面介绍一些基本的函数

1、添加一个新的PID到PID散列表

关于PID的代码都在kernel/pid.c中

void attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
        struct pid *pid)
{
    struct pid_link *link;

    link = &task->pids[type];
    link->pid = pid;
    hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
}

以上是添加一个PID到对应的散列表的代码：

1、首先初始化节点，设置对应的链表指针，设置PID

2、将节点加入到对应的链表中

2、获得task_struct关联的PID实例

static inline struct pid *task_pid(struct task_struct *task)
{
    return task->pids[PIDTYPE_PID].pid;
}

这个函数比较简单，task_struct中的

struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];

这个字段将task对应的

enum pid_type
{
    PIDTYPE_PID,
    PIDTYPE_PGID,
    PIDTYPE_SID,
    PIDTYPE_MAX
};

三种PID都存在一个数组中，因此，要取PID，则只需取PIDTYPE_PID对应的实例即可，同理也可以取得PGID和SID

3、取得PID对应的数字ID

首先PID是在指定的命名空间里的，所以只要取得pid在指定命名空间里的upid的nr字段即可

pid_t pid_nr_ns(struct pid *pid, struct pid_namespace *ns)
{
    struct upid *upid;
    pid_t nr = 0;

    if (pid && ns->level <= pid->level) {
        upid = &pid->numbers[ns->level];
        if (upid->ns == ns)
            nr = upid->nr;
    }
    return nr;
}

upid = &pid->numbers[ns->level];这一句是取得指定深度对应的upid，pid最末端的number[1]字段是可扩展的，里面存放了pid在不同命名空间里对应的upid（即是局部pid）,

ns->level<=pid->level这个判断的主要原因是：保证pid在命名空间的可见范围内

最后判断取得的upid的命名空间和传入的是否一致，若一致则取出nr并返回。

4、分配一个PID

内核中Pid是用位图来存储的，分配pid即是在位图中寻找第一个没有使用的pid（也即是第一个值为0的比特），对于一个PID，能够看得到这个pid的命名空间都需要分配一个upid，同时upid要放入到pid散列表中

主要通过以下两个函数实现：

struct pid *alloc_pid(struct pid_namespace *ns)
{
    struct pid *pid;
    enum pid_type type;
    int i, nr;
    struct pid_namespace *tmp;
    struct upid *upid;

    pid = kmem_cache_alloc(ns->pid_cachep, GFP_KERNEL);
    if (!pid)
        goto out;

    tmp = ns;
    for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
        nr = alloc_pidmap(tmp);
        if (nr < 0)
            goto out_free;

        pid->numbers[i].nr = nr;
        pid->numbers[i].ns = tmp;
        tmp = tmp->parent;
    }

    get_pid_ns(ns);
    pid->level = ns->level;
    atomic_set(&pid->count, 1);
    for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
        INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);

    upid = pid->numbers + ns->level;
    spin_lock_irq(&pidmap_lock);
    for ( ; upid >= pid->numbers; --upid)
        hlist_add_head_rcu(&upid->pid_chain,
                &pid_hash[pid_hashfn(upid->nr, upid->ns)]);
    spin_unlock_irq(&pidmap_lock);

out:
    return pid;

out_free:
    while (++i <= ns->level)
        free_pidmap(pid->numbers + i);

    kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
    pid = NULL;
    goto out;
}

代码比较长，我们主要关心以下代码

struct pid *pid;
    enum pid_type type;
    int i, nr;
    struct pid_namespace *tmp;
    struct upid *upid;
....
    tmp = ns;
    for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
        nr = alloc_pidmap(tmp);
.....

        pid->numbers[i].nr = nr;
        pid->numbers[i].ns = tmp;
        tmp = tmp->parent;
    }
...
   pid->level = ns->level;

for ( ; upid >= pid->numbers; --upid)

hlist_add_head_rcu(&upid->pid_chain,

&pid_hash[pid_hashfn(upid->nr, upid->ns)]);

1）首先，循环里是对每个命名空间都分配一个nr，从子命名空间一直到全局命名空间

2）将每个upid放到PID散列表中。

参考资料：

1、《深入Linux内核架构》