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Linux进程管理之task_struct结构体

分类： LINUX

2017-11-06 10:18:02

原文地址：Linux进程管理之task_struct结构体 作者：Kernel的makefile

原文地址：http://blog.chinaunix.net/uid-24227137-id-3530317.html

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。注意，程序并不是进程，实际上两个或多个进程不仅有可能执行同一程序，而且还有可能共享地址空间等资源。

    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linux-2.6.38.8/include/linux/sched.h文件中。

    本文将尽力就task_struct结构体所有成员的用法进行简要说明。

    1、进程状态 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. volatile long state;  
  2. int exit_state;  

    state成员的可能取值如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #define TASK_RUNNING        0  
  2. #define TASK_INTERRUPTIBLE  1  
  3. #define TASK_UNINTERRUPTIBLE    2  
  4. #define __TASK_STOPPED      4  
  5. #define __TASK_TRACED       8  
  6. /* in tsk->exit_state */  
  7. #define EXIT_ZOMBIE     16  
  8. #define EXIT_DEAD       32  
  9. /* in tsk->state again */  
  10. #define TASK_DEAD       64  
  11. #define TASK_WAKEKILL       128  
  12. #define TASK_WAKING     256  

    系统中的每个进程都必然处于以上所列进程状态中的一种。

    TASK_RUNNING表示进程要么正在执行，要么正要准备执行。

    TASK_INTERRUPTIBLE表示进程被阻塞（睡眠），直到某个条件变为真。条件一旦达成，进程的状态就被设置为TASK_RUNNING。

    TASK_UNINTERRUPTIBLE的意义与TASK_INTERRUPTIBLE类似，除了不能通过接受一个信号来唤醒以外。

    __TASK_STOPPED表示进程被停止执行。

    __TASK_TRACED表示进程被debugger等进程监视。

    EXIT_ZOMBIE表示进程的执行被终止，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。

    EXIT_DEAD表示进程的最终状态。

    EXIT_ZOMBIE和EXIT_DEAD也可以存放在exit_state成员中。进程状态的切换过程和原因大致如下图（图片来自《Linux Kernel Development》）：

 

    2、进程标识符（PID） 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. pid_t pid;  
  2. pid_t tgid;  

    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。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/threads.h */  
  2. #define PID_MAX_DEFAULT (CONFIG_BASE_SMALL ? 0x1000 : 0x8000)  

    在Linux系统中，一个线程组中的所有线程使用和该线程组的领头线程（该组中的第一个轻量级进程）相同的PID，并被存放在tgid成员中。只有线程组 的领头线程的pid成员才会被设置为与tgid相同的值。注意，getpid()系统调用返回的是当前进程的tgid值而不是pid值。

    3、进程内核栈 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void *stack;  

    进程通过alloc_thread_info函数分配它的内核栈，通过free_thread_info函数释放所分配的内核栈。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/kernel/fork.c */   
  2. static inline struct thread_info *alloc_thread_info(struct task_struct *tsk)  
  3. {  
  4. #ifdef CONFIG_DEBUG_STACK_USAGE  
  5.     gfp_t mask = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO;  
  6. #else  
  7.     gfp_t mask = GFP_KERNEL;  
  8. #endif  
  9.     return (struct thread_info *)__get_free_pages(mask, THREAD_SIZE_ORDER);  
  10. }  
  11. static inline void free_thread_info(struct thread_info *ti)  
  12. {  
  13.     free_pages((unsigned long)ti, THREAD_SIZE_ORDER);  
  14. }  

    其中，THREAD_SIZE_ORDER宏在linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/thread_info.h文 件中被定义为1，也就是说alloc_thread_info函数通过调用__get_free_pages函数分配2个页的内存（它的首地址是8192 字节对齐的）。

    Linux内核通过thread_union联合体来表示进程的内核栈，其中THREAD_SIZE宏的大小为8192。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. union thread_union {  
  2.     struct thread_info thread_info;  
  3.     unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];  
  4. };  

    当进程从用户态切换到内核态时，进程的内核栈总是空的，所以ARM的sp寄存器指向这个栈的顶端。因此，内核能够轻易地通过sp寄存器获得当前正在CPU上运行的进程。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/current.h */  
  2. static inline struct task_struct *get_current(void)  
  3. {  
  4.     return current_thread_info()->task;  
  5. }  
  6.   
  7. #define current (get_current())  
  8.   
  9. /* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/thread_info.h */   
  10. static inline struct thread_info *current_thread_info(void)  
  11. {  
  12.     register unsigned long sp asm ("sp");  
  13.     return (struct thread_info *)(sp & ~(THREAD_SIZE - 1));  
  14. }  

    进程内核栈与进程描述符的关系如下图：

 

    4、标记 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. unsigned int flags; /* per process flags, defined below */  

    flags成员的可能取值如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #define PF_KSOFTIRQD    0x00000001  /* I am ksoftirqd */  
  2. #define PF_STARTING 0x00000002  /* being created */  
  3. #define PF_EXITING  0x00000004  /* getting shut down */  
  4. #define PF_EXITPIDONE   0x00000008  /* pi exit done on shut down */  
  5. #define PF_VCPU     0x00000010  /* I'm a virtual CPU */  
  6. #define PF_WQ_WORKER    0x00000020  /* I'm a workqueue worker */  
  7. #define PF_FORKNOEXEC   0x00000040  /* forked but didn't exec */  
  8. #define PF_MCE_PROCESS  0x00000080      /* process policy on mce errors */  
  9. #define PF_SUPERPRIV    0x00000100  /* used super-user privileges */  
  10. #define PF_DUMPCORE 0x00000200  /* dumped core */  
  11. #define PF_SIGNALED 0x00000400  /* killed by a signal */  
  12. #define PF_MEMALLOC 0x00000800  /* Allocating memory */  
  13. #define PF_USED_MATH    0x00002000  /* if unset the fpu must be initialized before use */  
  14. #define PF_FREEZING 0x00004000  /* freeze in progress. do not account to load */  
  15. #define PF_NOFREEZE 0x00008000  /* this thread should not be frozen */  
  16. #define PF_FROZEN   0x00010000  /* frozen for system suspend */  
  17. #define PF_FSTRANS  0x00020000  /* inside a filesystem transaction */  
  18. #define PF_KSWAPD   0x00040000  /* I am kswapd */  
  19. #define PF_OOM_ORIGIN   0x00080000  /* Allocating much memory to others */  
  20. #define PF_LESS_THROTTLE 0x00100000 /* Throttle me less: I clean memory */  
  21. #define PF_KTHREAD  0x00200000  /* I am a kernel thread */  
  22. #define PF_RANDOMIZE    0x00400000  /* randomize virtual address space */  
  23. #define PF_SWAPWRITE    0x00800000  /* Allowed to write to swap */  
  24. #define PF_SPREAD_PAGE  0x01000000  /* Spread page cache over cpuset */  
  25. #define PF_SPREAD_SLAB  0x02000000  /* Spread some slab caches over cpuset */  
  26. #define PF_THREAD_BOUND 0x04000000  /* Thread bound to specific cpu */  
  27. #define PF_MCE_EARLY    0x08000000      /* Early kill for mce process policy */  
  28. #define PF_MEMPOLICY    0x10000000  /* Non-default NUMA mempolicy */  
  29. #define PF_MUTEX_TESTER 0x20000000  /* Thread belongs to the rt mutex tester */  
  30. #define PF_FREEZER_SKIP 0x40000000  /* Freezer should not count it as freezable */  
  31. #define PF_FREEZER_NOSIG 0x80000000 /* Freezer won't send signals to it */  

    5、表示进程亲属关系的成员 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct task_struct *real_parent; /* real parent process */  
  2. struct task_struct *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */  
  3. struct list_head children;  /* list of my children */  
  4. struct list_head sibling;   /* linkage in my parent's children list */  
  5. 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。

    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。

    6、ptrace系统调用 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. unsigned int ptrace;  
  2. struct list_head ptraced;  
  3. struct list_head ptrace_entry;  
  4. unsigned long ptrace_message;  
  5. siginfo_t *last_siginfo; /* For ptrace use.  */  
  6. ifdef CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT  
  7. atomic_t ptrace_bp_refcnt;  
  8. endif  

    成员ptrace被设置为0时表示不需要被跟踪，它的可能取值如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/ptrace.h */  
  2. #define PT_PTRACED  0x00000001  
  3. #define PT_DTRACE   0x00000002  /* delayed trace (used on m68k, i386) */  
  4. #define PT_TRACESYSGOOD 0x00000004  
  5. #define PT_PTRACE_CAP   0x00000008  /* ptracer can follow suid-exec */  
  6. #define PT_TRACE_FORK   0x00000010  
  7. #define PT_TRACE_VFORK  0x00000020  
  8. #define PT_TRACE_CLONE  0x00000040  
  9. #define PT_TRACE_EXEC   0x00000080  
  10. #define PT_TRACE_VFORK_DONE 0x00000100  
  11. #define PT_TRACE_EXIT   0x00000200  

    7、Performance Event 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS  
  2.     struct perf_event_context *perf_event_ctxp[perf_nr_task_contexts];  
  3.     struct mutex perf_event_mutex;  
  4.     struct list_head perf_event_list;  
  5. #endif  

    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。

    关于Performance Event工具的介绍可参考文章http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf1/index.html?ca=drs-#major1和http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf2/index.html?ca=drs-#major1。

    8、进程调度 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int prio, static_prio, normal_prio;  
  2. unsigned int rt_priority;  
  3. const struct sched_class *sched_class;  
  4. struct sched_entity se;  
  5. struct sched_rt_entity rt;  
  6. unsigned int policy;  
  7. cpumask_t cpus_allowed;  

    实时优先级范围是0到MAX_RT_PRIO-1（即99），而普通进程的静态优先级范围是从MAX_RT_PRIO到MAX_PRIO-1（即100到139）。值越大静态优先级越低。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/sched.h */  
  2. #define MAX_USER_RT_PRIO    100  
  3. #define MAX_RT_PRIO     MAX_USER_RT_PRIO  
  4.   
  5. #define MAX_PRIO        (MAX_RT_PRIO + 40)  
  6. #define DEFAULT_PRIO        (MAX_RT_PRIO + 20)  

    static_prio用于保存静态优先级，可以通过nice系统调用来进行修改。

    rt_priority用于保存实时优先级。

    normal_prio的值取决于静态优先级和调度策略。

    prio用于保存动态优先级。

    policy表示进程的调度策略，目前主要有以下五种： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #define SCHED_NORMAL        0  
  2. #define SCHED_FIFO      1  
  3. #define SCHED_RR        2  
  4. #define SCHED_BATCH     3  
  5. /* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */  
  6. #define SCHED_IDLE      5  

    SCHED_NORMAL用于普通进程，通过CFS调度器实现。SCHED_BATCH用于非交互的处理器消耗型进程。SCHED_IDLE是在系统负载很低时使用。

    SCHED_FIFO（先入先出调度算法）和SCHED_RR（轮流调度算法）都是实时调度策略。

    sched_class结构体表示调度类，目前内核中有实现以下四种： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_fair.c */   
  2. static const struct sched_class fair_sched_class;  
  3. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_rt.c */  
  4. static const struct sched_class rt_sched_class;  
  5. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_idletask.c */  
  6. static const struct sched_class idle_sched_class;  
  7. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_stoptask.c */  
  8. static const struct sched_class stop_sched_class;  

    se和rt都是调用实体，一个用于普通进程，一个用于实时进程，每个进程都有其中之一的实体。

    cpus_allowed用于控制进程可以在哪里处理器上运行。

    9、进程地址空间 

[cpp] view plaincopyprint?
  1.     struct mm_struct *mm, *active_mm;  
  2. #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK  
  3.     unsigned brk_randomized:1;  
  4. #endif  
  5. #if defined(SPLIT_RSS_COUNTING)  
  6.     struct task_rss_stat    rss_stat;  
  7. #endif  

    mm指向进程所拥有的内存描述符，而active_mm指向进程运行时所使用的内存描述符。对于普通进程而言，这两个指针变量的值相同。但是，内核线程不 拥有任何内存描述符，所以它们的mm成员总是为NULL。当内核线程得以运行时，它的active_mm成员被初始化为前一个运行进程的 active_mm值。

    brk_randomized的用法在上有介绍，用来确定对随机堆内存的探测。

    rss_stat用来记录缓冲信息。 

    10、判断标志 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int exit_code, exit_signal;  
  2. int pdeath_signal;  /*  The signal sent when the parent dies  */  
  3. /* ??? */  
  4. unsigned int personality;  
  5. unsigned did_exec:1;  
  6. unsigned in_execve:1;   /* Tell the LSMs that the process is doing an 
  7.              * execve */  
  8. unsigned in_iowait:1;  
  9.   
  10.   
  11. /* Revert to default priority/policy when forking */  
  12. unsigned sched_reset_on_fork:1;  

    exit_code用于设置进程的终止代号，这个值要么是_exit()或exit_group()系统调用参数（正常终止），要么是由内核提供的一个错误代号（异常终止）。

    exit_signal被置为-1时表示是某个线程组中的一员。只有当线程组的最后一个成员终止时，才会产生一个信号，以通知线程组的领头进程的父进程。

    pdeath_signal用于判断父进程终止时发送信号。

    personality用于处理不同的ABI，它的可能取值如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. enum {  
  2.     PER_LINUX =     0x0000,  
  3.     PER_LINUX_32BIT =   0x0000 | ADDR_LIMIT_32BIT,  
  4.     PER_LINUX_FDPIC =   0x0000 | FDPIC_FUNCPTRS,  
  5.     PER_SVR4 =      0x0001 | STICKY_TIMEOUTS | MMAP_PAGE_ZERO,  
  6.     PER_SVR3 =      0x0002 | STICKY_TIMEOUTS | SHORT_INODE,  
  7.     PER_SCOSVR3 =       0x0003 | STICKY_TIMEOUTS |  
  8.                      WHOLE_SECONDS | SHORT_INODE,  
  9.     PER_OSR5 =      0x0003 | STICKY_TIMEOUTS | WHOLE_SECONDS,  
  10.     PER_WYSEV386 =      0x0004 | STICKY_TIMEOUTS | SHORT_INODE,  
  11.     PER_ISCR4 =     0x0005 | STICKY_TIMEOUTS,  
  12.     PER_BSD =       0x0006,  
  13.     PER_SUNOS =     0x0006 | STICKY_TIMEOUTS,  
  14.     PER_XENIX =     0x0007 | STICKY_TIMEOUTS | SHORT_INODE,  
  15.     PER_LINUX32 =       0x0008,  
  16.     PER_LINUX32_3GB =   0x0008 | ADDR_LIMIT_3GB,  
  17.     PER_IRIX32 =        0x0009 | STICKY_TIMEOUTS,/* IRIX5 32-bit */  
  18.     PER_IRIXN32 =       0x000a | STICKY_TIMEOUTS,/* IRIX6 new 32-bit */  
  19.     PER_IRIX64 =        0x000b | STICKY_TIMEOUTS,/* IRIX6 64-bit */  
  20.     PER_RISCOS =        0x000c,  
  21.     PER_SOLARIS =       0x000d | STICKY_TIMEOUTS,  
  22.     PER_UW7 =       0x000e | STICKY_TIMEOUTS | MMAP_PAGE_ZERO,  
  23.     PER_OSF4 =      0x000f,          /* OSF/1 v4 */  
  24.     PER_HPUX =      0x0010,  
  25.     PER_MASK =      0x00ff,  
  26. };  

    did_exec用于记录进程代码是否被execve()函数所执行。

    in_execve用于通知LSM是否被do_execve()函数所调用。详见补丁说明：。

    in_iowait用于判断是否进行iowait计数。

    sched_reset_on_fork用于判断是否恢复默认的优先级或调度策略。

    11、时间 

[cpp] view plaincopyprint?
  1.     cputime_t utime, stime, utimescaled, stimescaled;  
  2.     cputime_t gtime;  
  3. #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING  
  4.     cputime_t prev_utime, prev_stime;  
  5. #endif  
  6.     unsigned long nvcsw, nivcsw; /* context switch counts */  
  7.     struct timespec start_time;         /* monotonic time */  
  8.     struct timespec real_start_time;    /* boot based time */  
  9.     struct task_cputime cputime_expires;  
  10.     struct list_head cpu_timers[3];  
  11. #ifdef CONFIG_DETECT_HUNG_TASK  
  12. /* hung task detection */  
  13.     unsigned long last_switch_count;  
  14. #endif  

    utime/stime用于记录进程在用户态/内核态下所经过的节拍数（定时器）。prev_utime/prev_stime是先前的运行时间，请参考补丁说明。

    utimescaled/stimescaled也是用于记录进程在用户态/内核态的运行时间，但它们以处理器的频率为刻度。

    gtime是以节拍计数的虚拟机运行时间（guest time）。

    nvcsw/nivcsw是自愿（voluntary）/非自愿（involuntary）上下文切换计数。last_switch_count是nvcsw和nivcsw的总和。

    start_time和real_start_time都是进程创建时间，real_start_time还包含了进程睡眠时间，常用于/proc/pid/stat，补丁说明请参考。

    cputime_expires用来统计进程或进程组被跟踪的处理器时间，其中的三个成员对应着cpu_timers[3]的三个链表。

    12、信号处理 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* signal handlers */  
  2.     struct signal_struct *signal;  
  3.     struct sighand_struct *sighand;  
  4.   
  5.     sigset_t blocked, real_blocked;  
  6.     sigset_t saved_sigmask; /* restored if set_restore_sigmask() was used */  
  7.     struct sigpending pending;  
  8.   
  9.     unsigned long sas_ss_sp;  
  10.     size_t sas_ss_size;  
  11.     int (*notifier)(void *priv);  
  12.     void *notifier_data;  
  13.     sigset_t *notifier_mask;  

    signal指向进程的信号描述符。

    sighand指向进程的信号处理程序描述符。

    blocked表示被阻塞信号的掩码，real_blocked表示临时掩码。

    pending存放私有挂起信号的数据结构。

    sas_ss_sp是信号处理程序备用堆栈的地址，sas_ss_size表示堆栈的大小。

    设备驱动程序常用notifier指向的函数来阻塞进程的某些信号（notifier_mask是这些信号的位掩码），notifier_data指的是notifier所指向的函数可能使用的数据。

    13、其他

    （1）、用于保护资源分配或释放的自旋锁 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* Protection of (de-)allocation: mm, files, fs, tty, keyrings, mems_allowed, 
  2.  * mempolicy */  
  3.     spinlock_t alloc_lock;  

    （2）、进程描述符使用计数，被置为2时，表示进程描述符正在被使用而且其相应的进程处于活动状态。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. atomic_t usage;  

    （3）、用于表示获取大内核锁的次数，如果进程未获得过锁，则置为-1。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int lock_depth;     /* BKL lock depth */  

    （4）、在SMP上帮助实现无加锁的进程切换（unlocked context switches） 

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  1. #ifdef CONFIG_SMP  
  2. #ifdef __ARCH_WANT_UNLOCKED_CTXSW  
  3.     int oncpu;  
  4. #endif  
  5. #endif  

    （5）、preempt_notifier结构体链表 

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  1. #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS  
  2.     /* list of struct preempt_notifier: */  
  3.     struct hlist_head preempt_notifiers;  
  4. #endif  

    （6）、FPU使用计数 

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  1. unsigned char fpu_counter;  

    （7）、blktrace是一个针对Linux内核中块设备I/O层的跟踪工具。 

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  1. #ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACE  
  2.     unsigned int btrace_seq;  
  3. #endif  

    （8）、RCU同步原语 

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  1. #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU  
  2.     int rcu_read_lock_nesting;  
  3.     char rcu_read_unlock_special;  
  4.     struct list_head rcu_node_entry;  
  5. #endif /* #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */  
  6. #ifdef CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU  
  7.     struct rcu_node *rcu_blocked_node;  
  8. #endif /* #ifdef CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU */  
  9. #ifdef CONFIG_RCU_BOOST  
  10.     struct rt_mutex *rcu_boost_mutex;  
  11. #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */  

    （9）、用于调度器统计进程的运行信息 

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  1. #if defined(CONFIG_SCHEDSTATS) || defined(CONFIG_TASK_DELAY_ACCT)  
  2.     struct sched_info sched_info;  
  3. #endif  

    （10）、用于构建进程链表 

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  1. struct list_head tasks;  

    （11）、to limit pushing to one attempt 

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  1. #ifdef CONFIG_SMP  
  2.     struct plist_node pushable_tasks;  
  3. #endif  

    补丁说明请参考：

    （12）、防止内核堆栈溢出 

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  1. #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR  
  2.     /* Canary value for the -fstack-protector gcc feature */  
  3.     unsigned long stack_canary;  
  4. #endif  

    在GCC编译内核时，需要加上-fstack-protector选项。

    （13）、PID散列表和链表 

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  1. /* PID/PID hash table linkage. */  
  2. struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];  
  3. struct list_head thread_group; //线程组中所有进程的链表  

    （14）、do_fork函数 

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  1. struct completion *vfork_done;      /* for vfork() */  
  2. int __user *set_child_tid;      /* CLONE_CHILD_SETTID */  
  3. int __user *clear_child_tid;        /* CLONE_CHILD_CLEARTID */  

    在执行do_fork()时，如果给定特别标志，则vfork_done会指向一个特殊地址。

    如果copy_process函数的clone_flags参数的值被置为CLONE_CHILD_SETTID或 CLONE_CHILD_CLEARTID，则会把child_tidptr参数的值分别复制到set_child_tid和 clear_child_tid成员。这些标志说明必须改变子进程用户态地址空间的child_tidptr所指向的变量的值。

    （15）、缺页统计 

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  1. /* mm fault and swap info: this can arguably be seen as either mm-specific or thread-specific */  
  2.     unsigned long min_flt, maj_flt;  

    （16）、进程权能 

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  1. const struct cred __rcu *real_cred; /* objective and real subjective task 
  2.                  * credentials (COW) */  
  3. const struct cred __rcu *cred;  /* effective (overridable) subjective task 
  4.                  * credentials (COW) */  
  5. struct cred *replacement_session_keyring; /* for KEYCTL_SESSION_TO_PARENT */  

    （17）、相应的程序名 

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  1. char comm[TASK_COMM_LEN];  

    （18）、文件 

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  1. /* file system info */  
  2.     int link_count, total_link_count;  
  3. /* filesystem information */  
  4.     struct fs_struct *fs;  
  5. /* open file information */  
  6.     struct files_struct *files;  

    fs用来表示进程与文件系统的联系，包括当前目录和根目录。

    files表示进程当前打开的文件。

    （19）、进程通信（SYSVIPC） 

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  1. #ifdef CONFIG_SYSVIPC  
  2. /* ipc stuff */  
  3.     struct sysv_sem sysvsem;  
  4. #endif  

    （20）、处理器特有数据 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* CPU-specific state of this task */  
  2.     struct thread_struct thread;  

    （21）、命名空间 

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  1. /* namespaces */  
  2.     struct nsproxy *nsproxy;  

    （22）、进程审计 

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  1.     struct audit_context *audit_context;  
  2. #ifdef CONFIG_AUDITSYSCALL  
  3.     uid_t loginuid;  
  4.     unsigned int sessionid;  
  5. #endif  

    （23）、secure computing 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. seccomp_t seccomp;  

    （24）、用于copy_process函数使用CLONE_PARENT 标记时 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* Thread group tracking */  
  2.     u32 parent_exec_id;  
  3.     u32 self_exec_id;  

    （25）、中断 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_GENERIC_HARDIRQS  
  2.     /* IRQ handler threads */  
  3.     struct irqaction *irqaction;  
  4. #endif  
  5. #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS  
  6.     unsigned int irq_events;  
  7.     unsigned long hardirq_enable_ip;  
  8.     unsigned long hardirq_disable_ip;  
  9.     unsigned int hardirq_enable_event;  
  10.     unsigned int hardirq_disable_event;  
  11.     int hardirqs_enabled;  
  12.     int hardirq_context;  
  13.     unsigned long softirq_disable_ip;  
  14.     unsigned long softirq_enable_ip;  
  15.     unsigned int softirq_disable_event;  
  16.     unsigned int softirq_enable_event;  
  17.     int softirqs_enabled;  
  18.     int softirq_context;  
  19. #endif  

    （26）、task_rq_lock函数所使用的锁 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* Protection of the PI data structures: */  
  2. raw_spinlock_t pi_lock;  

    （27）、基于PI协议的等待互斥锁，其中PI指的是priority inheritance（优先级继承） 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES  
  2.     /* PI waiters blocked on a rt_mutex held by this task */  
  3.     struct plist_head pi_waiters;  
  4.     /* Deadlock detection and priority inheritance handling */  
  5.     struct rt_mutex_waiter *pi_blocked_on;  
  6. #endif  

    （28）、死锁检测 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES  
  2.     /* mutex deadlock detection */  
  3.     struct mutex_waiter *blocked_on;  
  4. #endif  

    （29）、lockdep，参见内核说明文档linux-2.6.38.8/Documentation/lockdep-design.txt 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_LOCKDEP  
  2. # define MAX_LOCK_DEPTH 48UL  
  3.     u64 curr_chain_key;  
  4.     int lockdep_depth;  
  5.     unsigned int lockdep_recursion;  
  6.     struct held_lock held_locks[MAX_LOCK_DEPTH];  
  7.     gfp_t lockdep_reclaim_gfp;  
  8. #endif  

    （30）、JFS文件系统 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* journalling filesystem info */  
  2.     void *journal_info;  

    （31）、块设备链表 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* stacked block device info */  
  2.     struct bio_list *bio_list;  

    （32）、内存回收 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct reclaim_state *reclaim_state;  

    （33）、存放块设备I/O数据流量信息

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct backing_dev_info *backing_dev_info;  
    （34）、I/O调度器所使用的信息 
[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct io_context *io_context;  

    （35）、记录进程的I/O计数 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct task_io_accounting ioac;  
  2. if defined(CONFIG_TASK_XACCT)  
  3. u64 acct_rss_mem1;  /* accumulated rss usage */  
  4. u64 acct_vm_mem1;   /* accumulated virtual memory usage */  
  5. cputime_t acct_timexpd; /* stime + utime since last update */  
  6. endif  

    在Ubuntu 11.04上，执行cat获得进程1的I/O计数如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. $ sudo cat /proc/1/io  
[cpp] view plaincopyprint?
  1. rchar: 164258906  
  2. wchar: 455212837  
  3. syscr: 388847  
  4. syscw: 92563  
  5. read_bytes: 439251968  
  6. write_bytes: 14143488  
  7. cancelled_write_bytes: 2134016  

    输出的数据项刚好是task_io_accounting结构体的所有成员。

    （36）、CPUSET功能 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_CPUSETS  
  2.     nodemask_t mems_allowed;    /* Protected by alloc_lock */  
  3.     int mems_allowed_change_disable;  
  4.     int cpuset_mem_spread_rotor;  
  5.     int cpuset_slab_spread_rotor;  
  6. #endif  

    （37）、Control Groups 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_CGROUPS  
  2.     /* Control Group info protected by css_set_lock */  
  3.     struct css_set __rcu *cgroups;  
  4.     /* cg_list protected by css_set_lock and tsk->alloc_lock */  
  5.     struct list_head cg_list;  
  6. #endif  
  7. #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR /* memcg uses this to do batch job */  
  8.     struct memcg_batch_info {  
  9.         int do_batch;   /* incremented when batch uncharge started */  
  10.         struct mem_cgroup *memcg; /* target memcg of uncharge */  
  11.         unsigned long bytes;        /* uncharged usage */  
  12.         unsigned long memsw_bytes; /* uncharged mem+swap usage */  
  13.     } memcg_batch;  
  14. #endif  

    （38）、futex同步机制 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_FUTEX  
  2.     struct robust_list_head __user *robust_list;  
  3. #ifdef CONFIG_COMPAT  
  4.     struct compat_robust_list_head __user *compat_robust_list;  
  5. #endif  
  6.     struct list_head pi_state_list;  
  7.     struct futex_pi_state *pi_state_cache;  
  8. #endif  

    （39）、非一致内存访问（NUMA  Non-Uniform Memory Access） 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_NUMA  
  2.     struct mempolicy *mempolicy;    /* Protected by alloc_lock */  
  3.     short il_next;  
  4. #endif  

    （40）、文件系统互斥资源 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. atomic_t fs_excl;   /* holding fs exclusive resources */  

    （41）、RCU链表 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct rcu_head rcu;  

    （42）、管道 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct pipe_inode_info *splice_pipe;  

    （43）、延迟计数 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef  CONFIG_TASK_DELAY_ACCT  
  2.     struct task_delay_info *delays;  
  3. #endif  

    （44）、fault injection，参考内核说明文件linux-2.6.38.8/Documentation/fault-injection/fault-injection.txt 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION  
  2.     int make_it_fail;  
  3. #endif  

    （45）、FLoating proportions 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct prop_local_single dirties;  

    （46）、Infrastructure for displayinglatency 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_LATENCYTOP  
  2.     int latency_record_count;  
  3.     struct latency_record latency_record[LT_SAVECOUNT];  
  4. #endif  

    （47）、time slack values，常用于poll和select函数 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. unsigned long timer_slack_ns;  
  2. unsigned long default_timer_slack_ns;  

    （48）、socket控制消息（control message） 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct list_head    *scm_work_list;  

    （49）、ftrace跟踪器 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifdef CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER  
  2.     /* Index of current stored address in ret_stack */  
  3.     int curr_ret_stack;  
  4.     /* Stack of return addresses for return function tracing */  
  5.     struct ftrace_ret_stack *ret_stack;  
  6.     /* time stamp for last schedule */  
  7.     unsigned long long ftrace_timestamp;  
  8.     /* 
  9.      * Number of functions that haven't been traced 
  10.      * because of depth overrun. 
  11.      */  
  12.     atomic_t trace_overrun;  
  13.     /* Pause for the tracing */  
  14.     atomic_t tracing_graph_pause;  
  15. #endif  
  16. #ifdef CONFIG_TRACING  
  17.     /* state flags for use by tracers */  
  18.     unsigned long trace;  
  19.     /* bitmask of trace recursion */  
  20.     unsigned long trace_recursion;  
  21. #endif /* CONFIG_TRACING */


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