task_struct解析(三) 进程id

task_struct 中有这么几个和进程ID有关的字段

pid_t pid;
pid_t tgid;
....
struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];

pid和tgid是表示该进程的全局进程ID的，前者是当前进程的ID号，后者是当前进程所在线程组的线程组ID。

而后者则是指向PID哈希表的链接，里面存储了命名空间相关的信息。

1、进程命名空间

Include/linux/Pid_namespace.h里有pid_namespace的定义：

struct pid_namespace {
    struct kref kref;
    struct pidmap pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
    int last_pid;
    struct task_struct *child_reaper;
    struct kmem_cache *pid_cachep;
    unsigned int level;
    struct pid_namespace *parent;
#ifdef CONFIG_PROC_FS
    struct vfsmount *proc_mnt;
#endif
#ifdef CONFIG_BSD_PROCESS_ACCT
    struct bsd_acct_struct *bacct;
#endif
};

我们这里只关心其中的child_reaper，level和parent这三个字段

child_reaper:指向的是当前命名空间的init进程，每个命名空间都有一个作用相当于全局init进程的进程。

level:代表当前命名空间的等级，初始命名空间的level为0，它的子命名空间level为1，依次递增，而且子命名空间对父命名空间是可见的。

parent：指向父命名空间的指针

因此命名空间的结构如下所示：

2、UPID

正是命名空间的作用，使得进程能够分配到不同的命名空间中去，而且进程在自己所在的命名空间中有着局部的PID，这就是局部PID，因此各个命名空间的PID有可能重复，也即是一个PID可能为多个进程使用，在pid.h文件中定义了一个用来关联PID和命名空间的结构体.

struct upid {
    /* Try to keep pid_chain in the same cacheline as nr for find_vpid */
    int nr;
    struct pid_namespace *ns;
    struct hlist_node pid_chain;
};

其中nr表示ID具体的值；

ns是指向命名空间的指针；

pid_chain是指向PID哈希列表的指针，用于关联对于的PID

3、PID

在PID中又对使用该PID的task进行了关联

struct pid
{
    atomic_t count;
    unsigned int level;
    /* lists of tasks that use this pid */
    struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];
    struct rcu_head rcu;
    struct upid numbers[1];
};

count 是指使用该PID的task的数目；

level 表示可以看到该PID的命名空间的数目，也就是包含该进程的命名空间的深度

tasks[PIDTYPE_MAX]是一个数组，每个数组项都是一个散列表头,分别对应以下三种类型：

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

numbers[1]是一个upid的实例数组，每个数组项代表一个命名空间，用来表示一个PID可以属于不同的命名空间，该元素放在末尾，可以向数组添加附加的项。

总结

1、多个task_struct可以共用一个PID

2、一个PID可以属于不同的命名空间

那么最终，linux下进程命名空间和进程的关系结构如下：

可以看到，多个task_struct指向一个PID，同时PID的hash数组里安装不同的类型对task进行散列，并且一个PID会属于多个命名空间。

参考资料：

1、《深入linux内核架构》

2、http://blog.csdn.net/zhanglei4214/article/details/6765913