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[26462] 2021-06-25_Linux对进程的描述

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2021-06-25_Linux对进程的描述 L i n u x   对 进 程 的 描 述 L i n u x 学 习   2 0 2 1 - 0 6 - 2 5 以 下 文 章 来 源 于 人 人 都 是 极 客   ， 作 者 布 道 师 P e t e r 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 人 人 都 是 极 客 人 人 都 是 极 客 进 程 是 操 作 系 统 种 调 度 的 实 体 ， 对 进 程 拥 有 资 源 的 描 述 称 为 进 程 控 制 块 （ P C B ,   P r o c e s s   C o n t r l   B l o c k ） 。 通 过 通 过   t a s k _ s t r u c t   描 述 进 程 描 述 进 程 内 核 里 ， 通 过   t a s k _ s t r u c t   结 构 体 来 描 述 一 个 进 程 ， 称 为 进 程 描 述 符   ( p r o c e s s   d e s c r i p t o r ) ， 它 保 存 着 支 撑 一 个 进 程 正 常 运 行 的 所 有 信 息 。 t a s k _ s t r u c t   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   i n c l u d e / l i n u x / s c h e d . h 头 文 件 查 看 。 人 人 都 是 极 客 人 人 都 是 极 客   . 号 主 P e t e r   L i u ， N X P 资 深 系 统 工 程 师 ， 谷 歌 优 秀 讲 师 ， C S D N 博 客 专 家 。 主 要 分 享 A R M ， L i n u x ， A n d r o i d 等 技 术 和 职 业 发 展 与 项 目 管 理 。
t a s k _ s t r u c t   中 的 主 要 信 息 分 类 ： 1 . 标 示 符 ： 描 述 本 进 程 的 唯 一 标 识 符   p i d ， 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 s t r u c t   t h r e a d _ i n f o   t h r e a d _ i n f o :   进 程 被 调 度 执 行 的 信 息 v o l a t i l e   l o n g       s t a t e ： - 1 是 不 运 行 的 ， = 0 是 运 行 状 态 ， > 0 是 停 止 状 态 。 下 面 是 几 个 比 较 重 要 的 进 程 状 态 以 及 它 们 之 间 的 转 换 流 程 。 s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   { # i f d e f   C O N F I G _ T H R E A D _ I N F O _ I N _ T A S K     / *       *   F o r   r e a s o n s   o f   h e a d e r   s o u p   ( s e e   c u r r e n t _ t h r e a d _ i n f o ( ) ) ,   t h i s       *   m u s t   b e   t h e   f i r s t   e l e m e n t   o f   t a s k _ s t r u c t .       * /     s t r u c t   t h r e a d _ i n f o                 t h r e a d _ i n f o ; # e n d i f     v o l a t i l e   l o n g   s t a t e ;     v o i d   * s t a c k ;     . . . . . .     s t r u c t   m m _ s t r u c t   * m m ;     . . . . . .     p i d _ t   p i d ;     . . . . . .     s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * p a r e n t ;     . . . . . .     c h a r   c o m m [ T A S K _ C O M M _ L E N ] ;     . . . . . .     s t r u c t   f i l e s _ s t r u c t   * f i l e s ;     . . . . . .     s t r u c t   s i g n a l _ s t r u c t   * s i g n a l ; }
v o i d         * s t a c k ： 指 向 内 核 栈 的 指 针 ， 内 核 通 过   d u p _ t a s k _ s t r u c t   为 每 个 进 程 都 分 配 内 核 栈 空 间 ， 并 记 录 在 此 。 s t r u c t   m m _ s t r u c t   * m m :   与 进 程 地 址 空 间 相 关 的 信 息 。 p i d _ t   p i d :   进 程 标 识 符 c h a r   c o m m [ T A S K _ C O M M _ L E N ] :   进 程 的 名 称 s t r u c t   f i l e s _ s t r u c t   * f i l e s :   打 开 的 文 件 表 s t r u c t   s i g n a l _ s t r u c t   * s i g n a l :   信 号 处 理 相 关 t a s k _ s t r u c t ,   t h r e a d _ i n f o   和 内 核 栈 和 内 核 栈   s p   的 关 系 的 关 系 接 着 看 下   t h r e a d _ i n f o   结 构 ：
接 着 再 来 看 下 内 核 栈 的 定 义 : 当   C O N F I G _ T H R E A D _ I N F O _ I N _ T A S K   这 个 配 置 打 开 的 时 候 ， 则   t h r e a d _ u n i o n   结 构 中 只 存 在   s t a s k   成 员 了 。 内 核 在 启 动 的 时 候 会 在   h e a d . S   里 通 过   _ _ p r i m a r y _ s w i t c h e d   来 做 内 核 栈 的 初 始 化 ： s t r u c t   t h r e a d _ i n f o   {                 u n s i g n e d   l o n g                       f l a g s ;                     / *   l o w   l e v e l   f l a g s   * /                 m m _ s e g m e n t _ t                         a d d r _ l i m i t ;           / *   a d d r e s s   l i m i t   * / # i f d e f   C O N F I G _ A R M 6 4 _ S W _ T T B R 0 _ P A N                 u 6 4                                           t t b r 0 ;                     / *   s a v e d   T T B R 0 _ E L 1   * / # e n d i f                 u n i o n   {                                 u 6 4                           p r e e m p t _ c o u n t ;     / *   0   = >   p r e e m p t i b l e ,   < 0   = >   b u g   * /                                 s t r u c t   { # i f d e f   C O N F I G _ C P U _ B I G _ E N D I A N                                                 u 3 2           n e e d _ r e s c h e d ;                                                 u 3 2           c o u n t ; # e l s e                                                 u 3 2           c o u n t ;                                                 u 3 2           n e e d _ r e s c h e d ; # e n d i f                                 }   p r e e m p t ;                 } ; # i f d e f   C O N F I G _ S H A D O W _ C A L L _ S T A C K                 v o i d                                         * s c s _ b a s e ;                 v o i d                                         * s c s _ s p ; # e n d i f } ; u n i o n   t h r e a d _ u n i o n   { # i f n d e f   C O N F I G _ A R C H _ T A S K _ S T R U C T _ O N _ S T A C K                 s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   t a s k ; # e n d i f # i f n d e f   C O N F I G _ T H R E A D _ I N F O _ I N _ T A S K                 s t r u c t   t h r e a d _ i n f o   t h r e a d _ i n f o ; # e n d i f                 u n s i g n e d   l o n g   s t a c k [ T H R E A D _ S I Z E / s i z e o f ( l o n g ) ] ; } ;
将   i n i t _ t h r e a d _ u n i o n   的 地 址 保 存 到   x 4 ， 然 后 偏 移   T H R E A D _ S I Z E   栈 大 小 ， 用 于 初 始 化   s p 。 将   i n i t _ t a s k   进 程 描 述 符 地 址 赋 值 给 x 5 ， 并 保 存 到   s p _ e l 0 。 下 面 再 看 下   i n i t _ t h r e a d _ u n i o n   和   i n i t _ t a s k   的 定 义 ： 故 这 三 者 的 关 系 可 以 通 过 下 图 描 述 ： 如 何 获 取 当 前 进 程 如 何 获 取 当 前 进 程 内 核 中 经 常 通 过   c u r r e n t   宏 来 获 得 当 前 进 程 对 应 的   s t r u c t   t a s k _ s t u r c t   结 构 ， 我 们 借 助   c u r r e n t ， 结 合 上 面 介 绍 的 内 容 ， 看 下 具 体 的 实 现 。 S Y M _ F U N C _ S T A R T _ L O C A L ( _ _ p r i m a r y _ s w i t c h e d )                 a d r p         x 4 ,   i n i t _ t h r e a d _ u n i o n                 a d d           s p ,   x 4 ,   # T H R E A D _ S I Z E                 a d r _ l       x 5 ,   i n i t _ t a s k                 m s r           s p _ e l 0 ,   x 5                                             / /   S a v e   t h r e a d _ i n f o # i n c l u d e / l i n u x / s c h e d / t a s k . h e x t e r n   u n i o n   t h r e a d _ u n i o n   i n i t _ t h r e a d _ u n i o n ; # i n i t / i n i t _ t a s k . c s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   i n i t _ t a s k                 _ _ a l i g n e d ( L 1 _ C A C H E _ B Y T E S ) =   { # i f d e f   C O N F I G _ T H R E A D _ I N F O _ I N _ T A S K                 . t h r e a d _ i n f o         =   I N I T _ T H R E A D _ I N F O ( i n i t _ t a s k ) ,                 . s t a c k _ r e f c o u n t   =   R E F C O U N T _ I N I T ( 1 ) , # e n d i f . . . . .   } ;
代 码 比 较 简 单 ， 可 以 看 出 通 过 读 取 用 户 空 间 栈 指 针 寄 存 器   s p _ e l 0   的 值 ， 然 后 将 此 值 强 转 成   t a s k _ s t r u c t   结 构 就 可 以 获 得 当 前 进 程 。 （ s p _ e l 0   里 存 放 的 是   i n i t _ t a s k ， 即   t h r e a d _ i n f o   地 址 ， t h r e a d _ i n f o   又 是 在   t a s k _ s t u r c t   的 开 始 处 ， 从 而 找 到 当 前 进 程 。 ） - - -   E O F   - - - 推 荐 推 荐 ↓ ↓ ↓ s t a t i c   _ _ a l w a y s _ i n l i n e   s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * g e t _ c u r r e n t ( v o i d ) {         u n s i g n e d   l o n g   s p _ e l 0 ;           a s m   ( " m r s   % 0 ,   s p _ e l 0 "   :   " = r "   ( s p _ e l 0 ) ) ;           r e t u r n   ( s t r u c t   t a s k _ s t r u c t   * ) s p _ e l 0 ; }   # d e f i n e   c u r r e n t   g e t _ c u r r e n t ( )
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