進程控制塊(PCB)結構

 

一、進程控制塊(PCB)結構

進程控制塊(PCB)是系統為了管理進程設置的一個專門的數據結構。系統用它來記錄進程的外部特征，描述進程的運動變化過程。同時，系統可以利用PCB來控制和管理進程，所以說，PCB（進程控制塊）是系統感知進程存在的唯一標志。

 Linux系統的PCB包括很多參數，每個PCB約占1KB多的內存空間。用於表示PCB的結構task_struct簡要描述如下：

include/linux/sched.h
struct task_struct {
 volatile long state;
 struct thread_info *thread_info;
 atomic_t usage;
unsigned long flags; 
unsigned long ptrace;

 int lock_depth;

 int prio, static_prio;
 struct list_head run_list;
 prio_array_t *array;

 unsigned long sleep_avg;
 long interactive_credit;
 unsigned long long timestamp;
 int activated;

 unsigned long policy;
 cpumask_t cpus_allowed;
 unsigned int time_slice, first_time_slice;

struct list_head tasks;
 struct list_head ptrace_children;
 struct list_head ptrace_list;

 struct mm_struct *mm, *active_mm;
...
 struct linux_binfmt *binfmt;
 int exit_code, exit_signal;
 int pdeath_signal;
...
 pid_t pid;
 pid_t tgid;
...
struct task_struct *real_parent;
struct task_struct *parent;
struct list_head children;
 struct list_head sibling;
 struct task_struct *group_leader;
...
 struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];

 wait_queue_head_t wait_chldexit;
 struct completion *vfork_done;
 int __user *set_child_tid;
 int __user *clear_child_tid;

 unsigned long rt_priority;
 unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;
 unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_incr;
 struct timer_list real_timer;
 unsigned long utime, stime, cutime, cstime;
 unsigned long nvcsw, nivcsw, cnvcsw, cnivcsw;
 u64 start_time;
...
 uid_t uid,euid,suid,fsuid;
  gid_t gid,egid,sgid,fsgid;
 struct group_info *group_info;
 kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;
 int keep_capabilities:1;
 struct user_struct *user;
...
 struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];
 unsigned short used_math;
 char comm[16];
...
 int link_count, total_link_count;
...
 struct fs_struct *fs;
...
 struct files_struct *files;
...
 unsigned long ptrace_message;
 siginfo_t *last_siginfo;
...
 };

調度數據成員：

1) vo latile long state
表示進程的當前狀態。進程運行時, 它會根據具體情況改變狀態。進程狀態總共有TASK RUNN ING ( 可運行狀態)、TASK INTERRUPT IBLE ( 可中斷的等待狀態)、TASK UNINTERRUPT IBLE(不可中斷的等待狀態)、TASK ZOMB IE( 僵死狀態)、TASK STOPPED(暫停狀態) 等5種。

2) long pr io rity進程優先級, prio rity 的值給出了進程每次獲取CPU 后, 可使用的時間片長度( 單位是jiffies)。

3) unsigned long rt_priority rt_priority 的值給出了實時進程的優先級, rt_priority 
1000給出進程每次獲取CPU 后, 可使用的時間片長度(單位是jiffies)。

4) long counter在輪轉法調度時counter表示當前進程還可運行多久。在進程開始時被賦為priority的值, 以后每隔一個時鍾中斷遞減1,減到0時引起新一輪調度。

5) unsigned long policy表示該進程的進程調度策略。調度策略有:

SCH ED_OTHER 0, 非實時進程, 用基於優先權的輪轉法。

SCH ED_FIFO 1, 實時進程, 用先進先出算法。
SCH ED_RR 2, 實時進程, 用基於優先權的輪轉法

 

進程隊列指針:

1) struc t task_struct* next_task, * prev_task
在Linux 中所有進程(以PCB 的形式)組成一個雙向鏈表,
next_task和prev_task是鏈表的前后向指針。

2) struct task_struct* p_opptr, * p_pptr
struct task_struc t* p_cptr, * p_ysptr, * p_osptr
以上分別是指向該進程的原始父進程、父進程、子進程和新
老兄弟進程的指針。

3) struct task_struct* pidhash_next
struct task_struct** pidhash_pprev
用於鏈入進程hash表的前后指針。系統進程除了鏈入雙
向鏈表外, 還被加到hash表中。

 

進程標識:

uid_t uid  gid_t gid uid和gid分別是運行進程的用
戶標識和用戶組標識。

pid_t pid  pid_t pgrp pid和pgrp分別是運行進程的
進程標識號和進程組標識號

時間數據成員:

long per_cpu_utime [ NR_CPUS ] per_cpu_stime
[ NR_CPUS]
per_cpu_utime 是用戶態進程運行的時間, per_cpu_
stime是內核態進程運行的時間

進程創建時間unsigned long start_time

文件系統數據成員:

struct fs_struct* fs
fs保存了進程本身與VFS( 虛擬文件系統)的關系信息。
struct fs_struct
{
 atom ic_t count;
 rw lock_t lock;
 int umask;
 struct dentry* root, * pwd, * altroot;
 struct vfsm ount* rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt;
}
其中root、rootm nt是根目錄的dentry 和其mount點的vfsmount。
pwd、pwdmnt 是當前工作目錄的dentry 和其mount 點的vfs..
mount。altroot、altrootmnt是保存根節點被替換之后原來根目標
的dentry和其mount點的vfsmount。

 

內存數據成員:

1) struct mm_struct* mm
在Linux 中, 采用按需分頁的策略解決進程的內存需求。
task_struct的數據成員mm 指向關於存儲管理的mm_truc t結
構。

2) struct mm_struct* active_mm
active_mm 指向活動地址空間。

3) mm_segm ent_t addr_ lim it
表示線程空間地址。
用戶線程空間地址: 0..0xBFFFFFFF。
內核線程空間地址: 0..0xFFFFFFFF

4) spinlock_t alloc_ lock
用於申請空間時用的自旋鎖。自旋鎖的主要功能是臨界區
保護。

 

頁面管理:

1) int swappable: 1
進程占用的頁面是否可換出。swappab le為1表示可換出。
2) unsigned long min_flt, maj_ flt
該進程累計minor缺頁次數和major缺頁次數。
3) unsigned long nswap
該進程累計換出頁面數。
4) unsigned long swap_cnt
下一次循環最多可換出的頁數。

　

二、makefile

makefile定義了一系列的規則來指定，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要后編譯，哪些文件需要重新編譯，甚至於進行更復雜的功能操作，makefile帶來的好處就是——“自動化編譯”，一旦寫好，只需要一個make命令，整個工程完全自動編譯，極大的提高了軟件開發的效率。make是一個命令工具，是一個解釋makefile中指令的命令工具.

Makefile來告訴make命令如何編譯和鏈接這幾個文件。規則是：
1）如果這個工程沒有編譯過，那么我們的所有C文件都要編譯並被鏈接。
2）如果這個工程的某幾個C文件被修改，那么我們只編譯被修改的C文件，並鏈接目標程序。
3）如果這個工程的頭文件被改變了，那么我們需要編譯引用了這幾個頭文件的C文件，並鏈接目標程序。

下面舉一個簡單的例子：（進度條的實現）

1.vim proc.c寫入（進度條的實現）

 2、vim Makefile寫入

 

第一行中並沒有任何參數，只是在冒號(:)后列出編譯中所需的文件，當第一行中的任何文件中更改時，make就知道需要重新編譯了。

其中.PHONY意思表示clean是一個“偽目標”，清除 所有 .o文件 ，.o文件就是目標文件

3、執行make指令就可以編譯proc.c這個程序