Linux进程管理之task_struct结构体

时间：2024-01-11 23:13:38

进程是处于执行期的程序以及它所管理的资源（如打开的文件、挂起的信号、进程状态、地址空间等等）的总称。注意，程序并不是进程，实际上两个或多个进程不仅有可能执行同一程序，而且还有可能共享地址空间等资源。

Linux内核通过一个被称为进程描述符的task_struct结构体来管理进程，这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在linux-2.6.38.8/include/linux/sched.h文件中。

本文将尽力就task_struct结构体所有成员的用法进行简要说明。

1、进程状态

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  1. volatile long state;
  2. int exit_state;

state成员的可能取值如下：

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  1. #define TASK_RUNNING        0
  2. #define TASK_INTERRUPTIBLE  1
  3. #define TASK_UNINTERRUPTIBLE    2
  4. #define __TASK_STOPPED      4
  5. #define __TASK_TRACED       8
  6. /* in tsk->exit_state */
  7. #define EXIT_ZOMBIE     16
  8. #define EXIT_DEAD       32
  9. /* in tsk->state again */
  10. #define TASK_DEAD       64
  11. #define TASK_WAKEKILL       128
  12. #define TASK_WAKING     256

系统中的每个进程都必然处于以上所列进程状态中的一种。

TASK_RUNNING表示进程要么正在执行，要么正要准备执行。

TASK_INTERRUPTIBLE表示进程被阻塞（睡眠），直到某个条件变为真。条件一旦达成，进程的状态就被设置为TASK_RUNNING。

TASK_UNINTERRUPTIBLE的意义与TASK_INTERRUPTIBLE类似，除了不能通过接受一个信号来唤醒以外。

__TASK_STOPPED表示进程被停止执行。

__TASK_TRACED表示进程被debugger等进程监视。

EXIT_ZOMBIE表示进程的执行被终止，但是其父进程还没有使用wait()等系统调用来获知它的终止信息。

EXIT_DEAD表示进程的最终状态。

EXIT_ZOMBIE和EXIT_DEAD也可以存放在exit_state成员中。进程状态的切换过程和原因大致如下图（图片来自《Linux Kernel Development》）：

Linux进程管理之task_struct结构体

2、进程标识符（PID）

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  1. pid_t pid;
  2. pid_t tgid;

在CONFIG_BASE_SMALL配置为0的情况下，PID的取值范围是0到32767，即系统中的进程数最大为32768个。

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  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/threads.h */
  2. #define PID_MAX_DEFAULT (CONFIG_BASE_SMALL ? 0x1000 : 0x8000)

在Linux系统中，一个线程组中的所有线程使用和该线程组的领头线程（该组中的第一个轻量级进程）相同的PID，并被存放在tgid成员中。只有线程组的领头线程的pid成员才会被设置为与tgid相同的值。注意，getpid()系统调用返回的是当前进程的tgid值而不是pid值。

3、进程内核栈

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  1. void *stack;

进程通过alloc_thread_info函数分配它的内核栈，通过free_thread_info函数释放所分配的内核栈。

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  1. /* linux-2.6.38.8/kernel/fork.c */
  2. static inline struct thread_info *alloc_thread_info(struct task_struct *tsk)
  3. {
  4. #ifdef CONFIG_DEBUG_STACK_USAGE
  5. gfp_t mask = GFP_KERNEL | __GFP_ZERO;
  6. #else
  7. gfp_t mask = GFP_KERNEL;
  8. #endif
  9. return (struct thread_info *)__get_free_pages(mask, THREAD_SIZE_ORDER);
  10. }
  11. static inline void free_thread_info(struct thread_info *ti)
  12. {
  13. free_pages((unsigned long)ti, THREAD_SIZE_ORDER);
  14. }

其中，THREAD_SIZE_ORDER宏在linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/thread_info.h文件中被定义为1，也就是说alloc_thread_info函数通过调用__get_free_pages函数分配2个页的内存（它的首地址是8192字节对齐的）。

Linux内核通过thread_union联合体来表示进程的内核栈，其中THREAD_SIZE宏的大小为8192。

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  1. union thread_union {
  2. struct thread_info thread_info;
  3. unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
  4. };

当进程从用户态切换到内核态时，进程的内核栈总是空的，所以ARM的sp寄存器指向这个栈的顶端。因此，内核能够轻易地通过sp寄存器获得当前正在CPU上运行的进程。

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  1. /* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/current.h */
  2. static inline struct task_struct *get_current(void)
  3. {
  4. return current_thread_info()->task;
  5. }
  6. #define current (get_current())
  7. /* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/thread_info.h */
  8. static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
  9. {
  10. register unsigned long sp asm ("sp");
  11. return (struct thread_info *)(sp & ~(THREAD_SIZE - 1));
  12. }

进程内核栈与进程描述符的关系如下图：

Linux进程管理之task_struct结构体

4、标记

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  1. unsigned int flags; /* per process flags, defined below */

flags成员的可能取值如下：

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  1. #define PF_KSOFTIRQD    0x00000001  /* I am ksoftirqd */
  2. #define PF_STARTING 0x00000002  /* being created */
  3. #define PF_EXITING  0x00000004  /* getting shut down */
  4. #define PF_EXITPIDONE   0x00000008  /* pi exit done on shut down */
  5. #define PF_VCPU     0x00000010  /* I'm a virtual CPU */
  6. #define PF_WQ_WORKER    0x00000020  /* I'm a workqueue worker */
  7. #define PF_FORKNOEXEC   0x00000040  /* forked but didn't exec */
  8. #define PF_MCE_PROCESS  0x00000080      /* process policy on mce errors */
  9. #define PF_SUPERPRIV    0x00000100  /* used super-user privileges */
  10. #define PF_DUMPCORE 0x00000200  /* dumped core */
  11. #define PF_SIGNALED 0x00000400  /* killed by a signal */
  12. #define PF_MEMALLOC 0x00000800  /* Allocating memory */
  13. #define PF_USED_MATH    0x00002000  /* if unset the fpu must be initialized before use */
  14. #define PF_FREEZING 0x00004000  /* freeze in progress. do not account to load */
  15. #define PF_NOFREEZE 0x00008000  /* this thread should not be frozen */
  16. #define PF_FROZEN   0x00010000  /* frozen for system suspend */
  17. #define PF_FSTRANS  0x00020000  /* inside a filesystem transaction */
  18. #define PF_KSWAPD   0x00040000  /* I am kswapd */
  19. #define PF_OOM_ORIGIN   0x00080000  /* Allocating much memory to others */
  20. #define PF_LESS_THROTTLE 0x00100000 /* Throttle me less: I clean memory */
  21. #define PF_KTHREAD  0x00200000  /* I am a kernel thread */
  22. #define PF_RANDOMIZE    0x00400000  /* randomize virtual address space */
  23. #define PF_SWAPWRITE    0x00800000  /* Allowed to write to swap */
  24. #define PF_SPREAD_PAGE  0x01000000  /* Spread page cache over cpuset */
  25. #define PF_SPREAD_SLAB  0x02000000  /* Spread some slab caches over cpuset */
  26. #define PF_THREAD_BOUND 0x04000000  /* Thread bound to specific cpu */
  27. #define PF_MCE_EARLY    0x08000000      /* Early kill for mce process policy */
  28. #define PF_MEMPOLICY    0x10000000  /* Non-default NUMA mempolicy */
  29. #define PF_MUTEX_TESTER 0x20000000  /* Thread belongs to the rt mutex tester */
  30. #define PF_FREEZER_SKIP 0x40000000  /* Freezer should not count it as freezable */
  31. #define PF_FREEZER_NOSIG 0x80000000 /* Freezer won't send signals to it */

5、表示进程亲属关系的成员

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  1. struct task_struct *real_parent; /* real parent process */
  2. struct task_struct *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */
  3. struct list_head children;  /* list of my children */
  4. struct list_head sibling;   /* linkage in my parent's children list */
  5. struct task_struct *group_leader;   /* threadgroup leader */

在Linux系统中，所有进程之间都有着直接或间接地联系，每个进程都有其父进程，也可能有零个或多个子进程。拥有同一父进程的所有进程具有兄弟关系。

real_parent指向其父进程，如果创建它的父进程不再存在，则指向PID为1的init进程。

parent指向其父进程，当它终止时，必须向它的父进程发送信号。它的值通常与real_parent相同。

children表示链表的头部，链表中的所有元素都是它的子进程。

sibling用于把当前进程插入到兄弟链表中。

group_leader指向其所在进程组的领头进程。

6、ptrace系统调用

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  1. unsigned int ptrace;
  2. struct list_head ptraced;
  3. struct list_head ptrace_entry;
  4. unsigned long ptrace_message;
  5. siginfo_t *last_siginfo; /* For ptrace use.  */
  6. ifdef CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT
  7. atomic_t ptrace_bp_refcnt;
  8. endif

成员ptrace被设置为0时表示不需要被跟踪，它的可能取值如下：

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  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/ptrace.h */
  2. #define PT_PTRACED  0x00000001
  3. #define PT_DTRACE   0x00000002  /* delayed trace (used on m68k, i386) */
  4. #define PT_TRACESYSGOOD 0x00000004
  5. #define PT_PTRACE_CAP   0x00000008  /* ptracer can follow suid-exec */
  6. #define PT_TRACE_FORK   0x00000010
  7. #define PT_TRACE_VFORK  0x00000020
  8. #define PT_TRACE_CLONE  0x00000040
  9. #define PT_TRACE_EXEC   0x00000080
  10. #define PT_TRACE_VFORK_DONE 0x00000100
  11. #define PT_TRACE_EXIT   0x00000200

7、Performance Event

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  1. #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
  2. struct perf_event_context *perf_event_ctxp[perf_nr_task_contexts];
  3. struct mutex perf_event_mutex;
  4. struct list_head perf_event_list;
  5. #endif

Performance Event是一款随 Linux 内核代码一同发布和维护的性能诊断工具。这些成员用于帮助PerformanceEvent分析进程的性能问题。

关于Performance Event工具的介绍可参考文章http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf1/index.html?ca=drs-#major1和http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf2/index.html?ca=drs-#major1。

8、进程调度

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  1. int prio, static_prio, normal_prio;
  2. unsigned int rt_priority;
  3. const struct sched_class *sched_class;
  4. struct sched_entity se;
  5. struct sched_rt_entity rt;
  6. unsigned int policy;
  7. cpumask_t cpus_allowed;

实时优先级范围是0到MAX_RT_PRIO-1（即99），而普通进程的静态优先级范围是从MAX_RT_PRIO到MAX_PRIO-1（即100到139）。值越大静态优先级越低。

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  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/sched.h */
  2. #define MAX_USER_RT_PRIO    100
  3. #define MAX_RT_PRIO     MAX_USER_RT_PRIO
  4. #define MAX_PRIO        (MAX_RT_PRIO + 40)
  5. #define DEFAULT_PRIO        (MAX_RT_PRIO + 20)

static_prio用于保存静态优先级，可以通过nice系统调用来进行修改。

rt_priority用于保存实时优先级。

normal_prio的值取决于静态优先级和调度策略。

prio用于保存动态优先级。

policy表示进程的调度策略，目前主要有以下五种：

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  1. #define SCHED_NORMAL        0
  2. #define SCHED_FIFO      1
  3. #define SCHED_RR        2
  4. #define SCHED_BATCH     3
  5. /* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */
  6. #define SCHED_IDLE      5

SCHED_NORMAL用于普通进程，通过CFS调度器实现。SCHED_BATCH用于非交互的处理器消耗型进程。SCHED_IDLE是在系统负载很低时使用。

SCHED_FIFO（先入先出调度算法）和SCHED_RR（轮流调度算法）都是实时调度策略。

sched_class结构体表示调度类，目前内核中有实现以下四种：

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  1. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_fair.c */
  2. static const struct sched_class fair_sched_class;
  3. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_rt.c */
  4. static const struct sched_class rt_sched_class;
  5. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_idletask.c */
  6. static const struct sched_class idle_sched_class;
  7. /* linux-2.6.38.8/kernel/sched_stoptask.c */
  8. static const struct sched_class stop_sched_class;

se和rt都是调用实体，一个用于普通进程，一个用于实时进程，每个进程都有其中之一的实体。

cpus_allowed用于控制进程可以在哪里处理器上运行。

9、进程地址空间

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  1. struct mm_struct *mm, *active_mm;
  2. #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
  3. unsigned brk_randomized:1;
  4. #endif
  5. #if defined(SPLIT_RSS_COUNTING)
  6. struct task_rss_stat    rss_stat;
  7. #endif

mm指向进程所拥有的内存描述符，而active_mm指向进程运行时所使用的内存描述符。对于普通进程而言，这两个指针变量的值相同。但是，内核线程不拥有任何内存描述符，所以它们的mm成员总是为NULL。当内核线程得以运行时，它的active_mm成员被初始化为前一个运行进程的active_mm值。

brk_randomized的用法在http://lkml.indiana.edu/hypermail/linux/kernel/1104.1/00196.html上有介绍，用来确定对随机堆内存的探测。

rss_stat用来记录缓冲信息。

10、判断标志

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  1. int exit_code, exit_signal;
  2. int pdeath_signal;  /*  The signal sent when the parent dies  */
  3. /* ??? */
  4. unsigned int personality;
  5. unsigned did_exec:1;
  6. unsigned in_execve:1;   /* Tell the LSMs that the process is doing an
  7. * execve */
  8. unsigned in_iowait:1;
  9. /* Revert to default priority/policy when forking */
  10. unsigned sched_reset_on_fork:1;

exit_code用于设置进程的终止代号，这个值要么是_exit()或exit_group()系统调用参数（正常终止），要么是由内核提供的一个错误代号（异常终止）。

exit_signal被置为-1时表示是某个线程组中的一员。只有当线程组的最后一个成员终止时，才会产生一个信号，以通知线程组的领头进程的父进程。

pdeath_signal用于判断父进程终止时发送信号。

personality用于处理不同的ABI，它的可能取值如下：

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  1. enum {
  2. PER_LINUX =     0x0000,
  3. PER_LINUX_32BIT =   0x0000 | ADDR_LIMIT_32BIT,
  4. PER_LINUX_FDPIC =   0x0000 | FDPIC_FUNCPTRS,
  5. PER_SVR4 =      0x0001 | STICKY_TIMEOUTS | MMAP_PAGE_ZERO,
  6. PER_SVR3 =      0x0002 | STICKY_TIMEOUTS | SHORT_INODE,
  7. PER_SCOSVR3 =       0x0003 | STICKY_TIMEOUTS |
  8. WHOLE_SECONDS | SHORT_INODE,
  9. PER_OSR5 =      0x0003 | STICKY_TIMEOUTS | WHOLE_SECONDS,
  10. PER_WYSEV386 =      0x0004 | STICKY_TIMEOUTS | SHORT_INODE,
  11. PER_ISCR4 =     0x0005 | STICKY_TIMEOUTS,
  12. PER_BSD =       0x0006,
  13. PER_SUNOS =     0x0006 | STICKY_TIMEOUTS,
  14. PER_XENIX =     0x0007 | STICKY_TIMEOUTS | SHORT_INODE,
  15. PER_LINUX32 =       0x0008,
  16. PER_LINUX32_3GB =   0x0008 | ADDR_LIMIT_3GB,
  17. PER_IRIX32 =        0x0009 | STICKY_TIMEOUTS,/* IRIX5 32-bit */
  18. PER_IRIXN32 =       0x000a | STICKY_TIMEOUTS,/* IRIX6 new 32-bit */
  19. PER_IRIX64 =        0x000b | STICKY_TIMEOUTS,/* IRIX6 64-bit */
  20. PER_RISCOS =        0x000c,
  21. PER_SOLARIS =       0x000d | STICKY_TIMEOUTS,
  22. PER_UW7 =       0x000e | STICKY_TIMEOUTS | MMAP_PAGE_ZERO,
  23. PER_OSF4 =      0x000f,          /* OSF/1 v4 */
  24. PER_HPUX =      0x0010,
  25. PER_MASK =      0x00ff,
  26. };

did_exec用于记录进程代码是否被execve()函数所执行。

in_execve用于通知LSM是否被do_execve()函数所调用。详见补丁说明：http://lkml.indiana.edu/hypermail/linux/kernel/0901.1/00014.html。

in_iowait用于判断是否进行iowait计数。

sched_reset_on_fork用于判断是否恢复默认的优先级或调度策略。

11、时间

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  1. cputime_t utime, stime, utimescaled, stimescaled;
  2. cputime_t gtime;
  3. #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
  4. cputime_t prev_utime, prev_stime;
  5. #endif
  6. unsigned long nvcsw, nivcsw; /* context switch counts */
  7. struct timespec start_time;         /* monotonic time */
  8. struct timespec real_start_time;    /* boot based time */
  9. struct task_cputime cputime_expires;
  10. struct list_head cpu_timers[3];
  11. #ifdef CONFIG_DETECT_HUNG_TASK
  12. /* hung task detection */
  13. unsigned long last_switch_count;
  14. #endif

utime/stime用于记录进程在用户态/内核态下所经过的节拍数（定时器）。prev_utime/prev_stime是先前的运行时间，请参考补丁说明http://lkml.indiana.edu/hypermail/linux/kernel/1003.3/02431.html。

utimescaled/stimescaled也是用于记录进程在用户态/内核态的运行时间，但它们以处理器的频率为刻度。

gtime是以节拍计数的虚拟机运行时间（guest time）。

nvcsw/nivcsw是自愿（voluntary）/非自愿（involuntary）上下文切换计数。last_switch_count是nvcsw和nivcsw的总和。

start_time和real_start_time都是进程创建时间，real_start_time还包含了进程睡眠时间，常用于/proc/pid/stat，补丁说明请参考http://lkml.indiana.edu/hypermail/linux/kernel/0705.0/2094.html。

cputime_expires用来统计进程或进程组被跟踪的处理器时间，其中的三个成员对应着cpu_timers[3]的三个链表。

12、信号处理

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  1. /* signal handlers */
  2. struct signal_struct *signal;
  3. struct sighand_struct *sighand;
  4. sigset_t blocked, real_blocked;
  5. sigset_t saved_sigmask; /* restored if set_restore_sigmask() was used */
  6. struct sigpending pending;
  7. unsigned long sas_ss_sp;
  8. size_t sas_ss_size;
  9. int (*notifier)(void *priv);
  10. void *notifier_data;
  11. sigset_t *notifier_mask;

signal指向进程的信号描述符。

sighand指向进程的信号处理程序描述符。

blocked表示被阻塞信号的掩码，real_blocked表示临时掩码。

pending存放私有挂起信号的数据结构。

sas_ss_sp是信号处理程序备用堆栈的地址，sas_ss_size表示堆栈的大小。

设备驱动程序常用notifier指向的函数来阻塞进程的某些信号（notifier_mask是这些信号的位掩码），notifier_data指的是notifier所指向的函数可能使用的数据。

13、其他

（1）、用于保护资源分配或释放的自旋锁

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  1. /* Protection of (de-)allocation: mm, files, fs, tty, keyrings, mems_allowed,
  2. * mempolicy */
  3. spinlock_t alloc_lock;

（2）、进程描述符使用计数，被置为2时，表示进程描述符正在被使用而且其相应的进程处于活动状态。

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  1. atomic_t usage;

（3）、用于表示获取大内核锁的次数，如果进程未获得过锁，则置为-1。

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  1. int lock_depth;     /* BKL lock depth */

（4）、在SMP上帮助实现无加锁的进程切换（unlocked context switches）

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  1. #ifdef CONFIG_SMP
  2. #ifdef __ARCH_WANT_UNLOCKED_CTXSW
  3. int oncpu;
  4. #endif
  5. #endif

（5）、preempt_notifier结构体链表

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  1. #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS
  2. /* list of struct preempt_notifier: */
  3. struct hlist_head preempt_notifiers;
  4. #endif

（6）、FPU使用计数

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  1. unsigned char fpu_counter;

（7）、blktrace是一个针对Linux内核中块设备I/O层的跟踪工具。

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  1. #ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACE
  2. unsigned int btrace_seq;
  3. #endif

（8）、RCU同步原语

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  1. #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU
  2. int rcu_read_lock_nesting;
  3. char rcu_read_unlock_special;
  4. struct list_head rcu_node_entry;
  5. #endif /* #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */
  6. #ifdef CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU
  7. struct rcu_node *rcu_blocked_node;
  8. #endif /* #ifdef CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU */
  9. #ifdef CONFIG_RCU_BOOST
  10. struct rt_mutex *rcu_boost_mutex;
  11. #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */

（9）、用于调度器统计进程的运行信息

[cpp] view
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  1. #if defined(CONFIG_SCHEDSTATS) || defined(CONFIG_TASK_DELAY_ACCT)
  2. struct sched_info sched_info;
  3. #endif

（10）、用于构建进程链表

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  1. struct list_head tasks;

（11）、to limit pushing to one attempt

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  1. #ifdef CONFIG_SMP
  2. struct plist_node pushable_tasks;
  3. #endif

补丁说明请参考：http://lkml.indiana.edu/hypermail/linux/kernel/0808.3/0503.html

（12）、防止内核堆栈溢出

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  1. #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
  2. /* Canary value for the -fstack-protector gcc feature */
  3. unsigned long stack_canary;
  4. #endif

在GCC编译内核时，需要加上-fstack-protector选项。

（13）、PID散列表和链表

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  1. /* PID/PID hash table linkage. */
  2. struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];
  3. struct list_head thread_group; //线程组中所有进程的链表

（14）、do_fork函数

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  1. struct completion *vfork_done;      /* for vfork() */
  2. int __user *set_child_tid;      /* CLONE_CHILD_SETTID */
  3. int __user *clear_child_tid;        /* CLONE_CHILD_CLEARTID */

在执行do_fork()时，如果给定特别标志，则vfork_done会指向一个特殊地址。

如果copy_process函数的clone_flags参数的值被置为CLONE_CHILD_SETTID或CLONE_CHILD_CLEARTID，则会把child_tidptr参数的值分别复制到set_child_tid和clear_child_tid成员。这些标志说明必须改变子进程用户态地址空间的child_tidptr所指向的变量的值。

（15）、缺页统计

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  1. /* mm fault and swap info: this can arguably be seen as either mm-specific or thread-specific */
  2. unsigned long min_flt, maj_flt;

（16）、进程权能

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  1. const struct cred __rcu *real_cred; /* objective and real subjective task
  2. * credentials (COW) */
  3. const struct cred __rcu *cred;  /* effective (overridable) subjective task
  4. * credentials (COW) */
  5. struct cred *replacement_session_keyring; /* for KEYCTL_SESSION_TO_PARENT */

（17）、相应的程序名

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  1. char comm[TASK_COMM_LEN];

（18）、文件

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  1. /* file system info */
  2. int link_count, total_link_count;
  3. /* filesystem information */
  4. struct fs_struct *fs;
  5. /* open file information */
  6. struct files_struct *files;

fs用来表示进程与文件系统的联系，包括当前目录和根目录。

files表示进程当前打开的文件。

（19）、进程通信（SYSVIPC）

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  1. #ifdef CONFIG_SYSVIPC
  2. /* ipc stuff */
  3. struct sysv_sem sysvsem;
  4. #endif

（20）、处理器特有数据

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  1. /* CPU-specific state of this task */
  2. struct thread_struct thread;

（21）、命名空间

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  1. /* namespaces */
  2. struct nsproxy *nsproxy;

（22）、进程审计

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  1. struct audit_context *audit_context;
  2. #ifdef CONFIG_AUDITSYSCALL
  3. uid_t loginuid;
  4. unsigned int sessionid;
  5. #endif

（23）、secure computing

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  1. seccomp_t seccomp;

（24）、用于copy_process函数使用CLONE_PARENT 标记时

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  1. /* Thread group tracking */
  2. u32 parent_exec_id;
  3. u32 self_exec_id;

（25）、中断

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  1. #ifdef CONFIG_GENERIC_HARDIRQS
  2. /* IRQ handler threads */
  3. struct irqaction *irqaction;
  4. #endif
  5. #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
  6. unsigned int irq_events;
  7. unsigned long hardirq_enable_ip;
  8. unsigned long hardirq_disable_ip;
  9. unsigned int hardirq_enable_event;
  10. unsigned int hardirq_disable_event;
  11. int hardirqs_enabled;
  12. int hardirq_context;
  13. unsigned long softirq_disable_ip;
  14. unsigned long softirq_enable_ip;
  15. unsigned int softirq_disable_event;
  16. unsigned int softirq_enable_event;
  17. int softirqs_enabled;
  18. int softirq_context;
  19. #endif

（26）、task_rq_lock函数所使用的锁

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  1. /* Protection of the PI data structures: */
  2. raw_spinlock_t pi_lock;

（27）、基于PI协议的等待互斥锁，其中PI指的是priority inheritance（优先级继承）

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  1. #ifdef CONFIG_RT_MUTEXES
  2. /* PI waiters blocked on a rt_mutex held by this task */
  3. struct plist_head pi_waiters;
  4. /* Deadlock detection and priority inheritance handling */
  5. struct rt_mutex_waiter *pi_blocked_on;
  6. #endif

（28）、死锁检测

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  1. #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
  2. /* mutex deadlock detection */
  3. struct mutex_waiter *blocked_on;
  4. #endif

（29）、lockdep，参见内核说明文档linux-2.6.38.8/Documentation/lockdep-design.txt

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  1. #ifdef CONFIG_LOCKDEP
  2. # define MAX_LOCK_DEPTH 48UL
  3. u64 curr_chain_key;
  4. int lockdep_depth;
  5. unsigned int lockdep_recursion;
  6. struct held_lock held_locks[MAX_LOCK_DEPTH];
  7. gfp_t lockdep_reclaim_gfp;
  8. #endif

（30）、JFS文件系统

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  1. /* journalling filesystem info */
  2. void *journal_info;

（31）、块设备链表

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  1. /* stacked block device info */
  2. struct bio_list *bio_list;

（32）、内存回收

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  1. struct reclaim_state *reclaim_state;

（33）、存放块设备I/O数据流量信息

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  1. struct backing_dev_info *backing_dev_info;

（34）、I/O调度器所使用的信息

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  1. struct io_context *io_context;

（35）、记录进程的I/O计数

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  1. struct task_io_accounting ioac;
  2. if defined(CONFIG_TASK_XACCT)
  3. u64 acct_rss_mem1;  /* accumulated rss usage */
  4. u64 acct_vm_mem1;   /* accumulated virtual memory usage */
  5. cputime_t acct_timexpd; /* stime + utime since last update */
  6. endif

在Ubuntu 11.04上，执行cat获得进程1的I/O计数如下：

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  1. $ sudo cat /proc/1/io
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  1. rchar: 164258906
  2. wchar: 455212837
  3. syscr: 388847
  4. syscw: 92563
  5. read_bytes: 439251968
  6. write_bytes: 14143488
  7. cancelled_write_bytes: 2134016

输出的数据项刚好是task_io_accounting结构体的所有成员。

（36）、CPUSET功能

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  1. #ifdef CONFIG_CPUSETS
  2. nodemask_t mems_allowed;    /* Protected by alloc_lock */
  3. int mems_allowed_change_disable;
  4. int cpuset_mem_spread_rotor;
  5. int cpuset_slab_spread_rotor;
  6. #endif

（37）、Control Groups

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  1. #ifdef CONFIG_CGROUPS
  2. /* Control Group info protected by css_set_lock */
  3. struct css_set __rcu *cgroups;
  4. /* cg_list protected by css_set_lock and tsk->alloc_lock */
  5. struct list_head cg_list;
  6. #endif
  7. #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR /* memcg uses this to do batch job */
  8. struct memcg_batch_info {
  9. int do_batch;   /* incremented when batch uncharge started */
  10. struct mem_cgroup *memcg; /* target memcg of uncharge */
  11. unsigned long bytes;        /* uncharged usage */
  12. unsigned long memsw_bytes; /* uncharged mem+swap usage */
  13. } memcg_batch;
  14. #endif

（38）、futex同步机制

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  1. #ifdef CONFIG_FUTEX
  2. struct robust_list_head __user *robust_list;
  3. #ifdef CONFIG_COMPAT
  4. struct compat_robust_list_head __user *compat_robust_list;
  5. #endif
  6. struct list_head pi_state_list;
  7. struct futex_pi_state *pi_state_cache;
  8. #endif

（39）、非一致内存访问（NUMA  Non-Uniform Memory Access）

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  1. #ifdef CONFIG_NUMA
  2. struct mempolicy *mempolicy;    /* Protected by alloc_lock */
  3. short il_next;
  4. #endif

（40）、文件系统互斥资源

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  1. atomic_t fs_excl;   /* holding fs exclusive resources */

（41）、RCU链表

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  1. struct rcu_head rcu;

（42）、管道

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  1. struct pipe_inode_info *splice_pipe;

（43）、延迟计数

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  1. #ifdef  CONFIG_TASK_DELAY_ACCT
  2. struct task_delay_info *delays;
  3. #endif

（44）、fault injection，参考内核说明文件linux-2.6.38.8/Documentation/fault-injection/fault-injection.txt

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  1. #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION
  2. int make_it_fail;
  3. #endif

（45）、FLoating proportions

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  1. struct prop_local_single dirties;

（46）、Infrastructure for displayinglatency

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  1. #ifdef CONFIG_LATENCYTOP
  2. int latency_record_count;
  3. struct latency_record latency_record[LT_SAVECOUNT];
  4. #endif

（47）、time slack values，常用于poll和select函数

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  1. unsigned long timer_slack_ns;
  2. unsigned long default_timer_slack_ns;

（48）、socket控制消息（control message）

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  1. struct list_head    *scm_work_list;

（49）、ftrace跟踪器

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  1. #ifdef CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER
  2. /* Index of current stored address in ret_stack */
  3. int curr_ret_stack;
  4. /* Stack of return addresses for return function tracing */
  5. struct ftrace_ret_stack *ret_stack;
  6. /* time stamp for last schedule */
  7. unsigned long long ftrace_timestamp;
  8. /*
  9. * Number of functions that haven't been traced
  10. * because of depth overrun.
  11. */
  12. atomic_t trace_overrun;
  13. /* Pause for the tracing */
  14. atomic_t tracing_graph_pause;
  15. #endif
  16. #ifdef CONFIG_TRACING
  17. /* state flags for use by tracers */
  18. unsigned long trace;
  19. /* bitmask of trace recursion */
  20. unsigned long trace_recursion;
  21. #endif /* CONFIG_TRACING */

原文地址：http://blog.csdn.net/npy_lp/article/details/7335187

赐教！

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