江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

深入Linux内核：探秘进程实现的神秘世界

Linux内核

在计算机科学的世界中，操作系统是一个无可争议的关键组成部分 。而linux内核作为一款世界著名的开源操作系统内核，其进程管理系统更是备受瞩目 。本文将深入剖析Linux内核中如何实现进程管理，首先从内核数据结构task_struct开始，逐步展开 ， 涵盖进程地址空间、mm_struct结构体和文件表结构中的files_struct结构体，为你揭示Linux内核背后的秘密 。

深入Linux内核：探秘进程实现的神秘世界

文章插图
核心结构体1.task_struct在Linux内核中，每个进程都由一个task_struct结构体来表示 。这个结构体定义了进程的各种属性和状态信息 ， 是进程管理的核心 。
struct task_struct {volatile long state;// 进程状态void *stack;// 进程内核栈指针atomic_t usage;// 引用计数int pid;// 进程IDstruct mm_struct *mm;// 进程地址空间描述struct files_struct *files;// 进程文件表描述struct task_struct *parent;// 父进程struct list_head children;// 子进程链表struct signal_struct signal;// 信号处理信息struct fs_struct fs;// 文件系统信息struct sched_entity se;// 调度实体信息char comm[TASK_COMM_LEN];// 进程名称// ... 其他成员};
  • state：表示进程的当前状态，可能是就绪、运行、睡眠等 。它决定了进程在调度时的行为 。
  • pid：进程的唯一标识符，用于区分不同的进程 。
  • mm：指向与进程关联的mm_struct结构体，管理进程的地址空间 。
  • files：指向与进程关联的files_struct结构体，用于管理进程的文件表和文件描述符 。
  • parent：指向父进程的task_struct结构体，用于建立进程之间的关系 。
  • children：链表 ， 存储子进程的task_struct指针，用于跟踪子进程 。
  • signal：存储有关进程信号处理的信息，用于处理异步事件 。
  • fs：用于跟踪进程的文件系统信息，如当前工作目录、根目录等 。
  • sched_entity：用于调度进程的数据结构 ， 包括进程的优先级、时间片等信息 。
  • comm：进程的名称，通常是可执行文件的名称 。
 
2.mm_struct进程地址空间进程的地址空间是进程独立的内存空间，用于存放进程的代码、数据和堆栈等信息 。在Linux内核中，mm_struct结构体用于描述进程的地址空间 。
struct mm_struct {struct vm_area_struct *mmap;// 进程内存映射的VMA链表struct rb_root mm_rb;// 进程的虚拟地址空间的红黑树pgd_t *pgd;// 页全局目录unsigned long mmap_base;// 进程地址空间的起始地址unsigned long mmap_legacy_base;// 兼容模式下的地址空间起始地址unsigned long mmap_legacy_32bit;// 32位进程的兼容模式标志unsigned long map_count;// 进程的内存映射数量unsigned long rss;// 进程的驻留集大小unsigned long total_vm;// 进程的虚拟内存总大小unsigned long locked_vm;// 进程锁定的虚拟内存大小// ... 其他成员};
  • mmap：指向虚拟内存区域的链表，描述了进程的内存映射 。
  • mm_rb：用于管理进程的虚拟地址空间的红黑树，用于快速查找虚拟地址的映射关系 。
  • pgd：页全局目录，用于管理进程的页表，实现虚拟地址到物理地址的映射 。
  • mmap_base：进程地址空间的起始地址 。
  • mmap_legacy_base：兼容模式下的地址空间起始地址 。
  • mmap_legacy_32bit：32位进程的兼容模式标志 。
  • map_count：进程的内存映射数量 。
  • rss：进程的驻留集大?。?表示进程当前使用的物理内存大小 。
  • total_vm：进程的虚拟内存总大小 。
  • locked_vm：进程锁定的虚拟内存大小 。
 
3.files_struct文件表结构每个进程在Linux内核中都有一个文件表，用于跟踪它打开的文件和文件描述符 。这个文件表由files_struct结构体表示 。
struct files_struct {atomic_t count;// 引用计数struct fdtable *fdt;// 文件描述符表指针struct file *file;// 进程的文件列表int next_fd;// 下一个可用的文件描述符unsigned int max_fds;// 进程可以打开的最大文件描述符数unsigned long close_on_exec[FD_SETSIZE / BITS_PER_LONG]; // 文件执行时需要关闭的位图unsigned long open_fds[FD_SETSIZE / BITS_PER_LONG];// 打开文件描述符的位图struct file_lock *file_lock;// 文件锁定信息struct fown_struct *fown;// 文件拥有者信息struct sigpending pending;// 等待处理的信号// ... 其他成员};


推荐阅读


上一篇：如何用Java实现图像识别和图像处理？

下一篇：协程：解锁并发编程的新世界