Linux內核進程管理的基礎是怎樣的

本篇文章為大家展示了Linux內核進程管理的基礎是怎樣的，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

內核通過 task_struct 描述進程

用命令 pstree 可以讓內核以樹形的結構把進程之間的關系列出來，如下圖：

這是進程在內核中的結構形式，那么內核是如何來以樹形結構管理描述這些進程的呢?用來描述進程的數據結構，可以理解為進程的屬性。比如進程的狀態、進程的標識(PID)等，都被封裝在了進程描述符  task_struct 這個數據結構中。

struct task_struct {   ......  /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped: */  //任務狀態。<0是不運行狀態，=0是運行狀態，>0是停止狀態。  volatile long   state;  ......  //指向內核棧的指針  void    *stack;  ......  /*進程的調度策略,有6種。  *限期進程調度策略:SCHED_DEADLINE。  *實時進程調度策略:SCHED_FIFO，SCHED_RR。  *普通進程調度策略:SCHED_NORMAL，SCHED_BATCH，SCHED_IDLE。  */  unsigned int   policy;  ......  //進程內存管理信息  struct mm_struct  *mm;  struct mm_struct  *active_mm;  ......  //進程標識符,用來代表一個進程  pid_t pid;      ......  //線程鏈表  struct list_head  thread_group;  struct list_head  thread_node;   struct completion  *vfork_done;  ......  /* Filesystem information: */  //文件系統信息  struct fs_struct  *fs;   /* Open file information: */  //打開文件信息  struct files_struct  *files;  ......  /* CPU-specific state of this task: */  //進程的CPU狀態，切換時，要保存到停止進程的task_struct中  struct thread_struct  thread;  ...... };

內核就是通過list_head鏈表把各個進程關系以樹形結構管理起來的。

task_struct 結構體內容太多，這里只列出部分成員變量，感興趣的讀者可以去源碼 include/linux/sched.h頭文件查看。

task_struct 中的主要信息分類：

1. 標示符：描述本進程的唯一標識符 pid，用來區別其他進程。

2. 狀態：任務狀態，退出代碼，退出信號等

3. 優先級：相對于其他進程的優先級

4. 程序計數器：程序中即將被執行的下一條指令的地址

5. 內存指針：包括程序代碼和進程相關數據的指針，還有和其他進程共享的內存塊的指針

6. 上下文數據：進程執行時處理器的寄存器中的數據

7. I/O狀態信息：包括顯示的I/O請求，分配的進程I/O設備和進程使用的文件列表

8. 記賬信息：可能包括處理器時間總和，使用的時鐘總和，時間限制，記帳號等

• ARM64不用通過struct thread_info thread_info獲取當前task_struct

static __always_inline struct task_struct *get_current(void) {         unsigned long sp_el0;          asm ("mrs %0, sp_el0" : "=r" (sp_el0));          return (struct task_struct *)sp_el0; }  #define current get_current()

可以看出 sp_el0 直接作為 task_struct  返回了。對于ARM64平臺，記錄當前進程的task_struct地址是利用sp0_el1寄存器，當內核執行進程切換時會把當前要運行的進程task_struct地址記錄到該寄存器中。因此我們current查找task_struct時也是很簡單了，不再用通過sp和thread_info去定位了。

• volatile long state

-1是不運行的，=0是運行狀態，>0是停止狀態

Linux中的 ready 和 running 對應的都是TASK_RUNNING標志位，ready 表示進程正處在隊列中，尚未被調度;running  則表示進程正在CPU上運行;

• void *stack

指向內核棧的指針，內核通過 dup_task_struct 為每個進程都分配內核棧空間，并記錄在此。

• struct mm_struct *mm

與進程地址空間相關的信息。

task_struct 的分配和初始化

圖中可知，上層應用通過各種方式創建進程時，最終都會通過 _do_fork 新建一個 task_struct。

上述內容就是Linux內核進程管理的基礎是怎樣的，你們學到知識或技能了嗎？如果還想學到更多技能或者豐富自己的知識儲備，歡迎關注億速云行業資訊頻道。