Linux2.25进程结构task_struct

1.概述
       在linux 中每一个进程都由task_struct 数据结构来定义. task_struct就是我们通常所说的PCB.她是对进程控制的唯一手段也是最有效的手段. 当我们调用fork() 时, 系统会为我们产生一个task_struct结构。然后从父进程,那里继承一些数据, 并把新的进程插入到进程树中, 以待进行进程管理。因此了解task_struct的结构对于我们理解任务调度(在linux 中任务和进程是同一概念)的关键。

在进行剖析task_struct的定义之前，我们先按照我们的理论推一下它的结构：
1、进程状态 ,将纪录进程在等待,运行,或死锁
2、调度信息, 由哪个调度函数调度,怎样调度等
3、进程的通讯状况
4、因为要插入进程树,必须有联系父子兄弟的指针, 当然是task_struct型
5、时间信息, 比如计算好执行的时间, 以便cpu 分配
6、标号 ,决定改进程归属
7、可以读写打开的一些文件信息
8、 进程上下文和内核上下文
9、处理器上下文
10、内存信息

因为每一个PCB都是这样的, 只有这些结构, 才能满足一个进程的所有要求。
详见/include/linux/sched.h

struct task_struct {
     /* 进程状态*/
    volatile long state; /*当前进程的状态，-1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
    unsigned long flags; /进程标志*/
    int lock_depth; /*大内核锁深度*/
    unsigned long policy;/*进程优先级，进程每次获取CPU后可使用的时间(按jiffies计)*/
    struct list_head run_list;
    unsigned long long timestamp;
    int activated;
    unsigned long timeout, policy, rt_priority;/*重新唤醒时间，调度策略*/
    cpumask_t cpus_allowed;
    unsigned int time_slice, first_time_slice;
    struct list_head tasks;
    pid_t pid;
    pid_t tgid;
    struct task_struct *real_parent; /* real parent process (when being debugged) */
    struct task_struct *parent; /* parent process */
    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 */

    /* 信号处理*/
    struct signal_struct *signal;
    struct sighand_struct *sighand;
    sigset_t blocked, real_blocked;
    struct sigpending pending;

    /* Thread group tracking */
   u32 parent_exec_id;
   u32 self_exec_id;
/* Protection of (de-)allocation: mm, files, fs, tty */
    spinlock_t alloc_lock;
};

2.调度数据成员
(1) volatile long states--表示进程的当前状态:
       TASK_RUNNING：正在运行或在就绪队列run-queue中准备运行的进程，实际参与进程调度。
       TASK_INTERRUPTIBLE：处于等待队列中的进程，待资源有效时唤醒，也可由其它进程通过信号(signal)或定时中断唤醒后进入就绪队列run-queue。
       TASK_UNINTERRUPTIBLE：处于等待队列中的进程，待资源有效时唤醒，不可由其它进程通过信号(signal)或定时中断唤醒。
       TASK_ZOMBIE：表示进程结束但尚未消亡的一种状态(僵死状态)。此时，进程已经结束运行且释放大部分资源，但尚未释放进程控制块。
       TASK_STOPPED：进程被暂停，通过其它进程的信号才能唤醒。导致这种状态的原因有二，或者是对收到SIGSTOP、SIGSTP、SIGTTIN或SIGTTOU信号的反应，或者是受其它进程的ptrace系统调用的控制而暂时将CPU交给控制进程。
       TASK_SWAPPING：进程页面被交换出内存的进程。

(2) unsigned long flags--进程标志
       PF_ALIGNWARN        打印“对齐”警告信息。
       PF_PTRACED           被ptrace系统调用监控。
       PF_TRACESYS          正在跟踪。
       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_STARTING          进程正被创建。
       PF_EXITING            进程开始关闭。
       PF_USEDFPU           该进程使用FPU(SMP only)。
       PF_DTRACE            delayed trace (used on m68k)。

(3) long priority--进程优先级
       Priority的值给出进程每次获取CPU后可使用的时间(按jiffies计)。优先级可通过系统调用

(4) unsigned long policy--该进程的进程调度策略
       可以通过系统调用sys_sched_setscheduler()更改(见kernel/sched.c)。调度策略有:
       SCHED_OTHER   0   非实时进程，基于优先权的轮转法(round robin)。
       SCHED_FIFO     1   实时进程，用先进先出算法。
       SCHED_RR       2   实时进程，用基于优先权的轮转法。

(5) unsigned long timeout--重新唤醒定时
       用于软件定时，指出进程间隔多久被重新唤醒。采用tick为单位。

(6) pid_t pid和tpid--进行和线程ID号
       pid_t类型通常定义为int，即可以使用2的32次方个不同ID

3.信号处理
(1) unsigned long signal;
进程接收到的信号。每位表示一种信号，共32种。置位有效。
(2)  unsigned long blocked;
进程所能接受信号的位掩码。置位表示屏蔽，复位表示不屏蔽。


参考文献
1.linux-task_struct的结构注释.
2.