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沒有廢話，內(nèi)存管理暫時告一段落，正式進(jìn)入進(jìn)程管理的內(nèi)容。

內(nèi)核通過 task_struct 描述進(jìn)程

用命令 pstree 可以讓內(nèi)核以樹形的結(jié)構(gòu)把進(jìn)程之間的關(guān)系列出來，如下圖：

這是進(jìn)程在內(nèi)核中的結(jié)構(gòu)形式，那么內(nèi)核是如何來以樹形結(jié)構(gòu)管理描述這些進(jìn)程的呢?用來描述進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以理解為進(jìn)程的屬性。比如進(jìn)程的狀態(tài)、進(jìn)程的標(biāo)識(PID)等，都被封裝在了進(jìn)程描述符 task_struct 這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

struct task_struct { 
  ...... 
 /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped: */ 
 //任務(wù)狀態(tài)。<0是不運(yùn)行狀態(tài)，=0是運(yùn)行狀態(tài)，>0是停止?fàn)顟B(tài)。 
 volatile long   state; 
 ...... 
 //指向內(nèi)核棧的指針 
 void    *stack; 
 ...... 
 /*進(jìn)程的調(diào)度策略,有6種。 
 *限期進(jìn)程調(diào)度策略:SCHED_DEADLINE。 
 *實(shí)時進(jìn)程調(diào)度策略:SCHED_FIFO，SCHED_RR。 
 *普通進(jìn)程調(diào)度策略:SCHED_NORMAL，SCHED_BATCH，SCHED_IDLE。 
 */ 
 unsigned int   policy; 
 ...... 
 //進(jìn)程內(nèi)存管理信息 
 struct mm_struct  *mm; 
 struct mm_struct  *active_mm; 
 ...... 
 //進(jìn)程標(biāo)識符,用來代表一個進(jìn)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(tǒng)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(jìn)程的CPU狀態(tài)，切換時，要保存到停止進(jìn)程的task_struct中 
 struct thread_struct  thread; 
 ...... 
}; 

內(nèi)核就是通過list_head鏈表把各個進(jìn)程關(guān)系以樹形結(jié)構(gòu)管理起來的。

task_struct 結(jié)構(gòu)體內(nèi)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(biāo)示符：描述本進(jìn)程的唯一標(biāo)識符 pid，用來區(qū)別其他進(jìn)程。
2. 狀態(tài)：任務(wù)狀態(tài)，退出代碼，退出信號等
3. 優(yōu)先級：相對于其他進(jìn)程的優(yōu)先級
4. 程序計(jì)數(shù)器：程序中即將被執(zhí)行的下一條指令的地址
5. 內(nèi)存指針：包括程序代碼和進(jìn)程相關(guān)數(shù)據(jù)的指針，還有和其他進(jìn)程共享的內(nèi)存塊的指針
6. 上下文數(shù)據(jù)：進(jìn)程執(zhí)行時處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)
7. I/O狀態(tài)信息：包括顯示的I/O請求，分配的進(jìn)程I/O設(shè)備和進(jìn)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(dāng)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(dāng)前進(jìn)程的task_struct地址是利用sp0_el1寄存器，當(dāng)內(nèi)核執(zhí)行進(jìn)程切換時會把當(dāng)前要運(yùn)行的進(jìn)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(yùn)行的，=0是運(yùn)行狀態(tài)，>0是停止?fàn)顟B(tài)

Linux中的 ready 和 running 對應(yīng)的都是TASK_RUNNING標(biāo)志位，ready 表示進(jìn)程正處在隊(duì)列中，尚未被調(diào)度;running 則表示進(jìn)程正在CPU上運(yùn)行;

• void *stack

指向內(nèi)核棧的指針，內(nèi)核通過 dup_task_struct 為每個進(jìn)程都分配內(nèi)核?？臻g，并記錄在此。

• struct mm_struct *mm

與進(jìn)程地址空間相關(guān)的信息。

task_struct 的分配和初始化

圖中可知，上層應(yīng)用通過各種方式創(chuàng)建進(jìn)程時，最終都會通過 _do_fork 新建一個 task_struct。