task-struct

Linux 内核中的 task_struct 结构详解

task_struct 是 Linux 内核中用来表示 进程（或者线程） 的核心结构体，是操作系统调度、管理和追踪进程的基础。该结构体非常庞大，包含了大量字段，用于管理进程的各种状态。

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🧠 task_struct 的主要组成结构（按功能分类）

1. 进程标识

用于标识进程的唯一性：

pid_t pid;                      // 进程ID
pid_t tgid;                     // 线程组ID（主线程的pid）
struct pid *thread_pid;        // 线程ID（每个线程唯一）

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2. 进程状态与调度相关

包括进程状态、优先级、调度器策略等：

volatile long state;           // 当前进程状态（如 TASK_RUNNING 等）
unsigned int flags;            // 标志位（PF_开头）
int prio;                      // 动态优先级
int static_prio;               // 静态优先级
int policy;                    // 调度策略（如 SCHED_NORMAL）
struct sched_entity se;        // CFS调度实体

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3. 父子进程关系

记录进程之间的层级关系：

struct task_struct *real_parent;   // 创建它的进程
struct task_struct *parent;        // 当前父进程
struct list_head children;         // 子进程链表
struct list_head sibling;          // 兄弟进程链表

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4. 内存管理

与地址空间和虚拟内存相关的信息：

struct mm_struct *mm;             // 进程的内存描述符（用户态）
struct mm_struct *active_mm;      // 当前活跃的 mm（内核线程也会设置）

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5. 文件系统与文件描述符表

struct fs_struct *fs;             // 文件系统信息（当前目录等）
struct files_struct *files;       // 打开的文件描述符表

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6. 信号处理

struct signal_struct *signal;     // 所属线程组的信号处理结构
struct sighand_struct *sighand;   // 信号处理函数
sigset_t blocked;                 // 当前屏蔽的信号

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7. 命名空间（Namespace）

struct nsproxy *nsproxy;          // 各类命名空间的统一接口

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8. CPU 和上下文切换相关

struct thread_struct thread;      // 存储CPU寄存器等上下文信息
int on_cpu;                       // 是否在CPU上运行
struct cpumask *cpus_allowed;     // 允许运行在哪些CPU上

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9. 时间统计

u64 utime;                        // 用户态运行时间
u64 stime;                        // 内核态运行时间

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10. Cgroup 与资源限制

struct css_set *cgroups;          // 所属的 cgroup 集合

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11. 调试与追踪

unsigned long ptrace;             // 是否被 ptrace 追踪

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12. 内核同步与锁

spinlock_t alloc_lock;            // 用于保护任务结构中的关键区域

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13. 其他常用字段

char comm[TASK_COMM_LEN];         // 进程名（最多16字节）
struct task_struct *group_leader; // 线程组的 leader
int exit_code;                    // 退出代码

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🔧 小结图解（简略）

task_struct
├── 进程标识：pid, tgid
├── 状态与调度：state, prio, policy, se
├── 父子关系：parent, children
├── 内存管理：mm, active_mm
├── 文件系统：files, fs
├── 信号处理：signal, sighand
├── 命名空间：nsproxy
├── CPU调度：thread, on_cpu
├── 时间统计：utime, stime
├── Cgroup：cgroups
├── 同步锁：alloc_lock
├── 调试追踪：ptrace
└── 通用信息：comm, exit_code

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该结构体可能会在不同版本的内核中有所变动，但整体结构和这些功能模块是核心。