pcb结构链表_进程控制块PCB结构体 task_struct 描述

进程控制块，英文名(Processing Control Block)，简称 PCB 。

进程控制块是系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，主要表示进程状态。

每一个进程都对应一个PCB来维护进程相关的信息；

在Linux中，PCB结构为task_struct;

task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM里并且包含进程的信息，每个进程都把它的信息放在task_struct这个数据结构里。

task_struct结构图：

task_struct描述：

1.进程状态：是调度和兑换的依据

linux进程的状态

内核表示

含义

TASK_RUNNING

可运行

TASK_INTERRUPTIBLE

可中断的等待状态

TASK_UNINTERRUPTIBLE

不可中断的等待状态

TASK_ZOMBIE

僵死

TASK_STOPPED

暂停

TASK_SWAPPING

换入/换出

2.标识符：描述本进程的唯一标识符，用来区别其它进程

每个进程都有一个唯一的标识符，内核通过这个标识符来识别不同的进程，同时，进程标识符PID也是内核提供给用户程序的接口，用户程序通过PID对进程发号施令。PID是32位的无符号整数，它被顺序编号：新创建进程的PID通常是前一个进程的PID加1。然而，为了与16位硬件平台的传统Linux系统保持兼容，在Linux上允许的最大PID号是32767，当内核在系统中创建第32768个进程时，就必须重新开始使用已闲置的PID号。

各种标识符

域名

含义

pid

进程标识符

ppid

父进程

uid、gid

用户标识符、组标识符

euid、egid

有效用户标识符、有效组标识符

suid、sgid

备份用户标识符、备份组标识符

fsuid、fsgid

文件系统用户标识符、文件系统组标识符

3.进程调度信息

调度程序利用这部分信息决定系统中哪个进程应该优先运行，并结合进程的状态信息保证系统运转的公平和高效。这一部分信息通常包括进程的类别(普通进程还是实时进程)、进程的优先级(priority)等等

进程调度信息

域名

含义

need_resched

调度标志

nice

静态优先级

counter

动态优先级

policy

调度策略

rt_priority

实时优先级

当need_resched被设置时，在“下一次的调度机会”就调用调度程序schedule()。counter代表进程剩余的时间片，是进程调度的主要依据，也可以说是进程的动态优先级，因为这个值在不断地减少；nice是进程的静态优先级，同时也代表进程的时间片，用于对counter赋值，可以用nice()系统调用改变这个值；policy是适用于该进程的调度策略，实时进程和普通进程的调度策略是不同的；rt_priority只对实时进程有意义，它是实时进程调度的依据。

进程调度的策略

名称

解释

适用范围

SCHED_OTHER

其它调度

普通进程

SCHED_FIFO

先来先服务调度

实时进程

SCHED_RR

时间片轮转调度

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指针，还有和其他进程共享的内存块的指针

6.与处理器相关的上下文数据：程序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，分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表

8.记账信息：可以包括处理器时间总和，使用的时钟数总和、时间限制、记账号等

struct task_struct

{

volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */

/*

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。

*/

unsigned long flags;　　//进程标志，与管理有关,在调用fork()时给出

int sigpending;　　　　　//进程上是否有待处理的信号

mm_segment_t addr_limit; 　　//进程地址空间,区分内核进程与普通进程在内存存放的位置不同

/*用户线程空间地址: 0..0xBFFFFFFF。

内核线程空间地址: 0..0xFFFFFFFF */

struct exec_domain *exec_domain;　　//进程执行域

volatile long need_resched;　　　　　//调度标志,表示该进程是否需要重新调度,若非0,则当从内核态返回到用户态,会发生调度

unsigned long ptrace;

int lock_depth;　　//锁深度

long counter;　　　//进程的基本时间片,在轮转法调度时表示进程当前还可运行多久，在进程开始运行是被赋为priority的值，以后每隔一个tick(时钟中断)递减1，减到0时引起新一轮调 度。重新调度将从run_queue队列选出counter值最大的就绪进程并给予CPU使用权，因此counter起到了进程的动态优先级的作用

long nice;　　　　 //静态优先级

unsigned long policy;　　//进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR,分时进程:SCHED_OTHER

//在Linux 中, 采用按需分页的策略解决进程的内存需求。task_struct的数据成员mm 指向关于存储管理的mm_struct结构。

struct mm_struct *mm;　　//进程内存管理信息

int has_cpu, processor;

unsigned long cpus_allowed;

struct list_head run_list;　　//指向运行队列的指针

unsigned long sleep_time; 　　//进程的睡眠时间

//用于将系统中所有的进程连成一个双向循环链表,其根是init_task

//在Linux 中所有进程(以PCB 的形式)组成一个双向链表,next_task和prev_task是链表的前后向指针

struct task_struct *next_task, *prev_task;

struct mm_struct *active_mm; //active_mm 指向活动地址空间。

struct linux_binfmt *binfmt;　　//进程所运行的可执行文件的格式

int exit_code, exit_signal;

int pdeath_signal;　　　　//父进程终止是向子进程发送的信号

unsigned long personality;

int dumpable:1;

int did_exec:1;

pid_t pid; 　　//进程标识符,用来代表一个进程

pid_t pgrp;　 //进程组标识,表示进程所属的进程组

pid_t tty_old_pgrp; 　　//进程控制终端所在的组标识

pid_t session;　　　　　　//进程的会话标识

pid_t tgid;

int leader;　　　　　　　　//表示进程是否为会话主管

//指向最原始的进程任务指针，父进程任务指针，子进程任务指针，新兄弟进程任务指针，旧兄弟进程任务指针。

struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;

struct list_head thread_group;　　 //线程链表

//用于将进程链入HASH表,系统进程除了链入双向链表外，还被加入到hash表中

struct task_struct *pidhash_next;

struct task_struct **pidhash_pprev;

wait_queue_head_t wait_chldexit; 　　//供wait4()使用

struct semaphore *vfork_sem;　　　　 //供vfork()使用

unsigned long rt_priority;　　　　　　//实时优先级，用它计算实时进程调度时的weight值

//it_real_value，it_real_incr用于REAL定时器，单位为jiffies,系统根据it_real_value

//设置定时器的第一个终止时间.在定时器到期时，向进程发送SIGALRM信号，同时根据

//it_real_incr重置终止时间，it_prof_value，it_prof_incr用于Profile定时器，单位为jiffies。

//当进程运行时，不管在何种状态下，每个tick都使it_prof_value值减一，当减到0时，向进程发送信号SIGPROF，并根据it_prof_incr重置时间.

//it_virt_value，it_virt_value用于Virtual定时器，单位为jiffies。当进程运行时，不管在何种

//状态下，每个tick都使it_virt_value值减一当减到0时，向进程发送信号SIGVTALRM，根据it_virt_incr重置初值

unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;

unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_incr;

struct timer_list real_timer;　　//指向实时定时器的指针

struct tms times; 　　　　　　　 //记录进程消耗的时间

unsigned long start_time;　　　　//进程创建的时间

long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];//记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间

//内存缺页和交换信息:

//min_flt, maj_flt累计进程的次缺页数(Copyon　Write页和匿名页)和主缺页数(从映射文件或交换

//设备读入的页面数)；nswap记录进程累计换出的页面数，即写到交换设备上的页面数。

//cmin_flt, cmaj_flt,cnswap记录本进程为祖先的所有子孙进程的累计次缺页数，主缺页数和换出页面数。

//在父进程回收终止的子进程时，父进程会将子进程的这些信息累计到自己结构的这些域中

unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;

int swappable:1; 　　//表示进程的虚拟地址空间是否允许换出

//进程认证信息

//uid,gid为运行该进程的用户的用户标识符和组标识符，通常是进程创建者的uid，gid，euid，egid为有效uid,gid

//fsuid，fsgid为文件系统uid,gid，这两个ID号通常与有效uid,gid相等，在检查对于文件系统的访问权限时使用他们。

//suid，sgid为备份uid,gid

uid_t uid,euid,suid,fsuid;

gid_t gid,egid,sgid,fsgid;

int ngroups;　　　　　//记录进程在多少个用户组中

gid_t groups[NGROUPS];　　//记录进程所在的组

kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;//进程的权能，分别是有效位集合，继承位集合，允许位集合

int keep_capabilities:1;

struct user_struct *user;　　//代表进程所属的用户

struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; 　　//与进程相关的资源限制信息

unsigned short used_math; 　　//是否使用FPU

char comm[16]; 　　　　//进程正在运行的可执行文件名

//文件系统信息

int link_count;

struct tty_struct *tty;　　//进程所在的控制终端，如果不需要控制终端，则该指针为空

unsigned int locks; /* How many file locks are being held */

//进程间通信信息

struct sem_undo *semundo;　　//进程在信号量上的所有undo操作

struct sem_queue *semsleeping;　　//当进程因为信号量操作而挂起时，他在该队列中记录等待的操作

struct thread_struct thread;　　　//进程的CPU状态，切换时，要保存到停止进程的task_struct中

struct fs_struct *fs; 　　　　//文件系统信息，fs保存了进程本身与VFS(虚拟文件系统)的关系信息

struct files_struct *files;　//打开文件信息

//信号处理函数

spinlock_t sigmask_lock; /* Protects signal and blocked */

struct signal_struct *sig;　//信号处理函数

sigset_t blocked;　　　　　　//进程当前要阻塞的信号，每个信号对应一位

struct sigpending pending; //进程上是否有待处理的信号

unsigned long sas_ss_sp;

size_t sas_ss_size;

int (*notifier)(void *priv);

void *notifier_data;

sigset_t *notifier_mask;

/* Thread group tracking */

u32 parent_exec_id;

u32 self_exec_id;

spinlock_t alloc_lock; //用于申请空间时用的自旋锁。自旋锁的主要功能是临界区保护

};