2、linux進程相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

首先來看內(nèi)核描述進程所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在Linux內(nèi)核0.11版本中，進程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義在sched.h文件中，定義如下

struct

task_struct {

/* these are hardcoded - don't touch */

long

state;

/*表示進程當(dāng)前的狀態(tài)的字段。關(guān)于進程狀態(tài)字段相關(guān)值的定義也在shced.h文件中*/

long

counter; ? ? ? ? /*進程已用的時間片計數(shù)器*/

long

priority; ? ? ? ?/*進程優(yōu)先級*/

long

signal; ? ? ? ? ? ?/*進程接收到的信號量*/

struct

sigaction sigaction[32]; ? /*sigaction與進程信號量的處理有關(guān)*/

long

blocked;

/* bitmap of masked signals */

/* various fields */

int

exit_code;

unsigned

long

start_code,end_code,end_data,brk,start_stack;

long

pid,father,pgrp,session,leader;

unsigned

short

uid,euid,suid;

unsigned

short

gid,egid,sgid;

long

alarm;

long

utime,stime,cutime,cstime,start_time;

unsigned

short

used_math;

/* file system info */

int

tty;

/* -1 if no tty, so it must be signed */

unsigned

short

umask;

struct

m_inode * pwd;

struct

m_inode * root;

struct

m_inode * executable;

unsigned

long

close_on_exec;

struct

file * filp[NR_OPEN];

/* ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss */

struct

desc_struct ldt[3];

/* tss for this task */

struct

tss_struct tss;

};

上面對task_struct的定義，又涉及到許多其它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里暫時就不一一列舉，隨著后面討論的深入，會逐漸在相關(guān)的部分列出來

3、Linux進程狀態(tài)state可選值有哪些與對state字段的修改

參見筆記“Linux進程狀態(tài)變化詳解”

4、進程的時間片計數(shù)器counter的初始值設(shè)定和修改

對進程couter字段初始值的設(shè)定是在fork.c中，但創(chuàng)建一個進程的時候，需要設(shè)定它的couter的初始值。couter的初始值就是進程的優(yōu)先級數(shù)。具體的表示代碼為(fork.c的copy_process函數(shù)中，這個函數(shù)是創(chuàng)建子進程賦值父進程的數(shù)據(jù)時使用)

p->counter = p->priority;具體的進程的初始化將在后面討論。對counter的修改是在兩個地方，一個是在sched.c的schedule函數(shù)中，這里的修改主要是在進行進程調(diào)度時找不到合適的進程去調(diào)度(要么處于睡眠，要么counter值已經(jīng)為0了)，就把所有進程的counter的值都進行修改，這個地方修改counter的代碼如下

for

(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)

if

(*p)

(*p)->counter = ((*p)->counter >> 1) +

(*p)->priority;

還有一個地方是在處理中斷函數(shù)中do_timer里面，將當(dāng)前進程的時間片減1。代碼如下

if

((--current->counter)>0)

return

;

current->counter=0;

5、進程優(yōu)先級的初始值與優(yōu)先級調(diào)整

進程的優(yōu)先級的初始值是設(shè)置與其父進程一樣，在fork.c中copy_process中，有這么一句*p=*current;然后，在后面剩下的部分，沒有對p的priority字段做單獨的設(shè)置，所以一個進程的優(yōu)先級是與創(chuàng)建這個進程的父進程的優(yōu)先級是一樣的。

對進程優(yōu)先級做修改的一個函數(shù)是sched.c的sys_nice，這個函數(shù)的定義如下

int

sys_nice(

long

increment)

{

if

(current->priority-increment>0)

current->priority -= increment;

return

0;

}

從函數(shù)的定義來看，這個函數(shù)的作用就是根據(jù)傳入的值，來對進程的優(yōu)先級進行調(diào)整，是進程的優(yōu)先級降低。而sys_nice被放在了系統(tǒng)調(diào)用表中sys_call_table表中

6、進程信號量

常見另一篇筆記“Linux信號系統(tǒng)詳解”

7、進程變量

exit_code表示進程退出時代碼值，在進程退出時會根據(jù)調(diào)用exit傳遞的參數(shù)來設(shè)置exit_code的值

[進程的代碼和數(shù)據(jù)相關(guān)]

start_code、end_code、end_data、brk、start_stack表示的是進程中的代碼段、數(shù)據(jù)段、棧等信息在內(nèi)存中的分布。其中start_code表示代碼段和數(shù)據(jù)段的基地址(在Linux 0.11中，代碼段和數(shù)據(jù)段共用一個段)，在創(chuàng)建新進程的時候會設(shè)置進程的start_code的值，是一個線性地址。

end_code表示代碼段的長度，進程的end_code的設(shè)置在當(dāng)使用exec系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行新的程序的時候，會設(shè)定當(dāng)前進程的代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段的信息。在Linux 0.11中設(shè)定這個值的代碼如下(在exec.c的do_execve中)

current->brk = ex.a_bss +

(current->end_data = ex.a_data +

(current->end_code = ex.a_text));

current->start_stack = p & 0xfffff000;

ex是一個struct exec類型的變量.struct exec的定義在a.out.h中，定義如下

struct

exec {

unsigned

long

a_magic;

/* Use macros N_MAGIC, etc for access */

unsigned

a_text;

/* length of text, in bytes */

unsigned

a_data;

/* length of data, in bytes */

unsigned

a_bss;

/* length of uninitialized data area for file, in bytes */

unsigned

a_syms;

/* length of symbol table data in file, in bytes */

unsigned

a_entry;

/* start address */

unsigned

a_trsize;

/* length of relocation info for text, in bytes */

unsigned

a_drsize;

/* length of relocation info for data, in bytes */

};

因此將上述的代碼分解之后也就是

end_code=a_text; 表示代碼段的長度

end_data=a_data+a_text; 表示數(shù)據(jù)段的長度，只不過在Linux 0.11中，代碼和數(shù)據(jù)段合并為一個段，統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)段了。

所以這里的end_data的值包括了end_code的部分

brk=a_bss+a_data+a_text; 進程堆的結(jié)尾字段(動態(tài)內(nèi)存分配部分),brk表示進程動態(tài)堆之前的所有長度，也就是可以將brk理解成堆的開始位置

start_stack=p&0xffff000設(shè)置進程的棧的起始地址。其中p的定義為

unsigned

long

p=PAGE_SIZE*MAX_ARG_PAGES-4; PAGE_SIZE表示每一個內(nèi)存頁的大小，MAX_ARG_PAGES為新程序分配給參數(shù)和環(huán)境變量使用的內(nèi)存最大頁數(shù)。那么p就表示的是分配給調(diào)用進程的參數(shù)和環(huán)境變量的最大內(nèi)存值，這0.11中，p的值為128KB。這樣之后，就讓start_stack指向了參數(shù)的下一頁(-4保證了start_stack不會指向參數(shù)的最后一頁，而是指向下一頁)。

對于bss部分，進程在執(zhí)行新的程序的時候，會預(yù)先將一頁內(nèi)存數(shù)據(jù)設(shè)為0，操作的代碼如下

i = ex.a_text+ex.a_data;

while

(i&0xfff)

put_fs_byte(0,(

char

*) (i++));

這里個人認為可以把i理解成一個邏輯地址。執(zhí)行完成之后，進程的邏輯地址空間示意圖如下(具體與文件相關(guān)的細節(jié)后續(xù)另外討論)

總結(jié)

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