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本文轉載自微信公眾號「人人都是極客」，作者布道師Peter。轉載本文請聯系人人都是極客公眾號。

沒有廢話，內存管理暫時告一段落，正式進入進程管理的內容。

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。