操作系統—進程PCB淺析

先了解PCB

進程就是一個運行當中的程序.
程序本來是存儲在磁盤的,當我們需要執行它的時候,先把他讀取到內存當中,再然後放入到寄存器中,最後讓cpu執行程序,這個時候程序就變成了一個進程.
但是進程的生命週期其實不是很長,因爲程序運行結束之後,進程的生命週期就終止了.
那麼每一個進程肯定都是一個獨立的個體,那麼每個進程與進程直接肯定都擁有自己獨有的一份管理自己的單獨的任務結果
.而這個任務結果就是我們今天的PCB.


每個進程運行的時候都會拿到4G的虛擬內存。其中3G是交給用戶的,然後剩下的1G內存存儲內核的東西。PCB其實就存儲在1G的內核系統空間裏面。
它其實就是一個task_struct結構體,裏面存儲着進程的所有信息。

不妨來看看進程task_struct結構體中存的東西吧

struct task_struct {
volatile long state;  //說明了該進程是否可以執行,還是可中斷等信息
unsigned long flags;  //Flage 是進程號,在調用fork()時給出
intsigpending;   //進程上是否有待處理的信號
mm_segment_taddr_limit; //進程地址空間,區分內核進程與普通進程在內存存放的位置不同
                       //0-0xBFFFFFFF foruser-thead
                       //0-0xFFFFFFFF forkernel-thread
//調度標誌,表示該進程是否需要重新調度,若非0,則當從內核態返回到用戶態,會發生調度
volatilelong need_resched;
int lock_depth;  //鎖深度
longnice;       //進程的基本時間片
//進程的調度策略,有三種,實時進程:SCHED_FIFO,SCHED_RR,分時進程:SCHED_OTHER
unsigned long policy;
struct mm_struct *mm; //進程內存管理信息
int processor;
//若進程不在任何CPU上運行, cpus_runnable 的值是0,否則是1這個值在運行隊列被鎖時更新
unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;
struct list_head run_list; //指向運行隊列的指針
unsigned longsleep_time;  //進程的睡眠時間
//用於將系統中所有的進程連成一個雙向循環鏈表,其根是init_task
struct task_struct *next_task, *prev_task;
struct mm_struct *active_mm;
struct list_headlocal_pages;       //指向本地頁面      
unsigned int allocation_order, nr_local_pages;
struct linux_binfmt *binfmt;  //進程所運行的可執行文件的格式
int exit_code, exit_signal;
intpdeath_signal;    //父進程終止是向子進程發送的信號
unsigned longpersonality;
//Linux可以運行由其他UNIX操作系統生成的符合iBCS2標準的程序
intdid_exec:1; 
pid_tpid;    //進程標識符,用來代表一個進程
pid_tpgrp;   //進程組標識,表示進程所屬的進程組
pid_t tty_old_pgrp;  //進程控制終端所在的組標識
pid_tsession;  //進程的會話標識
pid_t tgid;
intleader;     //表示進程是否爲會話主管
struct task_struct*p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_osptr;
struct list_head thread_group;  //線程鏈表
struct task_struct*pidhash_next; //用於將進程鏈入HASH表
struct task_struct**pidhash_pprev;
wait_queue_head_t wait_chldexit;  //供wait4()使用
struct completion*vfork_done;  //供vfork()使用
unsigned long rt_priority; //實時優先級,用它計算實時進程調度時的weight值

//it_real_value,it_real_incr用於REAL定時器,單位爲jiffies,系統根據it_real_value
//設置定時器的第一個終止時間.在定時器到期時,向進程發送SIGALRM信號,同時根據
//it_real_incr重置終止時間,it_prof_value,it_prof_incr用於Profile定時器,單位爲jiffies。
//當進程運行時,不管在何種狀態下,每個tick都使it_prof_value值減一,當減到0時,向進程發送
//信號SIGPROF,並根據it_prof_incr重置時間.
//it_virt_value,it_virt_value用於Virtual定時器,單位爲jiffies。當進程運行時,不管在何種
//狀態下,每個tick都使it_virt_value值減一當減到0時,向進程發送信號SIGVTALRM,根據
//it_virt_incr重置初值。
unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;
unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_value;
struct timer_listreal_timer;   //指向實時定時器的指針
struct tmstimes;     //記錄進程消耗的時間
unsigned longstart_time;  //進程創建的時間
//記錄進程在每個CPU上所消耗的用戶態時間和核心態時間
longper_cpu_utime[NR_CPUS],per_cpu_stime[NR_CPUS]; 
//內存缺頁和交換信息:
//min_flt, maj_flt累計進程的次缺頁數(Copyon Write頁和匿名頁)和主缺頁數(從映射文件或交換
//設備讀入的頁面數);nswap記錄進程累計換出的頁面數,即寫到交換設備上的頁面數。
//cmin_flt, cmaj_flt,cnswap記錄本進程爲祖先的所有子孫進程的累計次缺頁數,主缺頁數和換出頁面數。
//在父進程回收終止的子進程時,父進程會將子進程的這些信息累計到自己結構的這些域中
unsignedlong min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;
int swappable:1; //表示進程的虛擬地址空間是否允許換出
//進程認證信息
//uid,gid爲運行該進程的用戶的用戶標識符和組標識符,通常是進程創建者的uid,gid
//euid,egid爲有效uid,gid
//fsuid,fsgid爲文件系統uid,gid,這兩個ID號通常與有效uid,gid相等,在檢查對於文件
//系統的訪問權限時使用他們。
//suid,sgid爲備份uid,gid
uid_t uid,euid,suid,fsuid;
gid_t gid,egid,sgid,fsgid;
int ngroups; //記錄進程在多少個用戶組中
gid_t groups[NGROUPS]; //記錄進程所在的組
//進程的權能,分別是有效位集合,繼承位集合,允許位集合
kernel_cap_tcap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;
int keep_capabilities:1;
struct user_struct *user;
struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];  //與進程相關的資源限制信息
unsigned shortused_math;   //是否使用FPU
charcomm[16];   //進程正在運行的可執行文件名
 //文件系統信息
int link_count, total_link_count;
//NULL if no tty進程所在的控制終端,如果不需要控制終端,則該指針爲空
struct tty_struct*tty;
unsigned int locks;
//進程間通信信息
struct sem_undo*semundo;  //進程在信號燈上的所有undo操作
struct sem_queue *semsleeping; //當進程因爲信號燈操作而掛起時,他在該隊列中記錄等待的操作
//進程的CPU狀態,切換時,要保存到停止進程的task_struct中
structthread_struct thread;
  //文件系統信息
struct fs_struct *fs;
  //打開文件信息
struct files_struct *files;
  //信號處理函數
spinlock_t sigmask_lock;
struct signal_struct *sig; //信號處理函數
sigset_t blocked;  //進程當前要阻塞的信號,每個信號對應一位
struct sigpendingpending;  //進程上是否有待處理的信號
unsigned long sas_ss_sp;
size_t sas_ss_size;
int (*notifier)(void *priv);
void *notifier_data;
sigset_t *notifier_mask;
u32 parent_exec_id;
u32 self_exec_id;

spinlock_t alloc_lock;
void *journal_info;
};

每一個進程都需要4G的虛擬內存,而物理內存就那麼點,計算機當中有成千上萬的進程,那麼這些
進程都存自己的PCB,物理內存其實就只有那麼一點,那麼這些巨大數量的PCB是怎麼存儲的呢?

我們可能需要了解一下物理內存和虛擬內存的關係
這裏寫圖片描述

接下一章:物理內存與虛擬內存

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