Linux调度——进程描述符

在linux系统中，每个进程都会有自己的进程描述符，它用结构体struct task_struct来表示，其描述了一个具体进程的所有信息。本文对进程描述符进行了详细的介绍。

进程描述符:task_struct

struct task_struct相对较大，在64位系统上，它大约有4.1KB。但考虑到该结构体内包含了内核管理一个进程所需的所有信息，那么它的大小也算相当小了。

在内核中，我们需要非常高效的获取进程的struct task_struct结构体，在现在的内核版本中，会在内核栈底（对于向下增长的栈来说）创建一个新的结构struct thread_info:

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struct thread_info {
        struct task_struct      *task;          /* main task structure */
        struct exec_domain      *exec_domain;   /* execution domain */
        __u32                   flags;          /* low level flags */
        __u32                   status;         /* thread synchronous flags */
        __u32                   cpu;            /* current CPU */
        int                     preempt_count;  /* 0 => preemptable,
                                                   <0 => BUG */
        mm_segment_t            addr_limit;
        struct restart_block    restart_block;
        void __user             *sysenter_return;
#ifdef CONFIG_X86_32
        unsigned long           previous_esp;   /* ESP of the previous stack in
                                                   case of nested (IRQ) stacks
                                                */
        __u8                    supervisor_stack[0];
#endif
        unsigned int            sig_on_uaccess_error:1;
        unsigned int            uaccess_err:1;  /* uaccess failed */
};

该结构体中的task域中存放着指向该任务实际task_struct的指针。而struct task_struct中的stack域指向了该进程的内核栈的栈底（对于向下增长的栈来说）。

task_struct和内核栈的关系如下图所示：

在x86-64位系统上，进程内核栈的大小为16KB，用如下数据结构表示：

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union thread_union { 
        struct thread_info thread_info;
        unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];  
}; 

我们可以使用crash工具查看struct task_struct的stack域和进程thread_info的关系，这里我查看了系统上init进程（进程号为1）的信息：

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crash> union thread_union
union thread_union {
    struct thread_info thread_info;
    unsigned long stack[2048];
}
SIZE: 16384  //这里可以看出内核栈大小为16KB。
crash> task -R stack 1
PID: 1      TASK: ffff95c499450000  CPU: 1   COMMAND: "systemd"
  stack = 0xffff95c49944c000, 
crash> thread_info.task 0xffff95c49944c000
  task = 0xffff95c499450000

Contents

进程描述符:task_struct