盡管內核模塊不象應用程序一樣順序執行, 內核做的大部分動作是代表一個特定進程的. 內核代碼可以引用當前進程, 通過存取全局項 current, 它在 <asm/current.h> 中定義, 它產生一個指針指向結構 task_struct, 在 <Linux/sched.h> 定義. current 指針指向當前在運行的進程. 在一個系統調用執行期間, 例如 open 或者 read, 當前進程是發出調用的進程. 內核代碼可以通過使用 current 來使用進程特定的信息, 如果它需要這樣.
實際上, current 不真正地是一個全局變量. 支持 SMP 系統的需要強迫內核開發者去開發一種機制, 在相關的 CPU 上來找到當前進程. 這種機制也必須快速, 因為對 current 的引用非常頻繁地發生. 結果就是一個依賴體系的機制, 常常, 隱藏了一個指向 task_struct 的指針在內核堆棧內. 實現的細節對別的內核子系統保持隱藏, 一個設備驅動可以只包含 <linux/sched.h> 並且引用當前進程. 例如, 下面的語句打印了當前進程的進程 ID 和命令名稱, 通過存取結構 task_struct 中的某些字段.
task_struct在linux的定義如下：
1 struct task_struct { 2 volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ 3 struct thread_info *thread_info; 4 atomic_t usage; 5 unsigned long flags; /* per process flags, defined below */ 6 unsigned long ptrace; 7 8 int lock_depth; /* Lock depth */ 9 10 int prio, static_prio; 11 struct list_head run_list; 12 prio_array_t *array; 13 14 unsigned long sleep_avg; 15 long interactive_credit; 16 unsigned long long timestamp; 17 int activated; 18 19 unsigned long policy; 20 cpumask_t cpus_allowed; 21 unsigned int time_slice, first_time_slice; 22 23 struct list_head tasks; 24 /* 25 * ptrace_list/ptrace_children forms the list of my children 26 * that were stolen by a ptracer. 27 */ 28 struct list_head ptrace_children; 29 struct list_head ptrace_list; 30 31 struct mm_struct *mm, *active_mm; 32 33 /* task state */ 34 struct linux_binfmt *binfmt; 35 int exit_code, exit_signal; 36 int pdeath_signal; /* The signal sent when the parent dies */ 37 /* ??? */ 38 unsigned long personality; 39 int did_exec:1; 40 pid_t pid; 41 pid_t tgid; 42 /* 43 * pointers to (original) parent process, youngest child, younger sibling, 44 * older sibling, respectively. (p->father can be replaced with 45 * p->parent->pid) 46 */ 47 struct task_struct *real_parent; /* real parent process (when being debugged) */ 48 struct task_struct *parent; /* parent process */ 49 /* 50 * children/sibling forms the list of my children plus the 51 * tasks I'm ptracing. 52 */ 53 struct list_head children; /* list of my children */ 54 struct list_head sibling; /* linkage in my parent's children list */ 55 struct task_struct *group_leader; /* threadgroup leader */ 56 57 /* PID/PID hash table linkage. */ 58 struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX]; 59 60 wait_queue_head_t wait_chldexit; /* for wait4() */ 61 struct completion *vfork_done; /* for vfork() */ 62 int __user *set_child_tid; /* CLONE_CHILD_SETTID */ 63 int __user *clear_child_tid; /* CLONE_CHILD_CLEARTID */ 64 65 unsigned long rt_priority; 66 unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value; 67 unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_incr; 68 struct timer_list real_timer; 69 unsigned long utime, stime, cutime, cstime; 70 unsigned long nvcsw, nivcsw, cnvcsw, cnivcsw; /* context switch counts */ 71 u64 start_time; 72 /* mm fault and swap info: this can arguably be seen as either mm-specific or thread-specific */ 73 unsigned long min_flt, maj_flt, cmin_flt, cmaj_flt; 74 /* process credentials */ 75 uid_t uid,euid,suid,fsuid; 76 gid_t gid,egid,sgid,fsgid; 77 struct group_info *group_info; 78 kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted; 79 int keep_capabilities:1; 80 struct user_struct *user; 81 /* limits */ 82 struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; 83 unsigned short used_math; 84 char comm[16]; 85 /* file system info */ 86 int link_count, total_link_count; 87 /* ipc stuff */ 88 struct sysv_sem sysvsem; 89 /* CPU-specific state of this task */ 90 struct thread_struct thread; 91 /* filesystem information */ 92 struct fs_struct *fs; 93 /* open file information */ 94 struct files_struct *files; 95 /* namespace */ 96 struct namespace *namespace; 97 /* signal handlers */ 98 struct signal_struct *signal; 99 struct sighand_struct *sighand; 100 101 sigset_t blocked, real_blocked; 102 struct sigpending pending; 103 104 unsigned long sas_ss_sp; 105 size_t sas_ss_size; 106 int (*notifier)(void *priv); 107 void *notifier_data; 108 sigset_t *notifier_mask; 109 110 void *security; 111 struct audit_context *audit_context; 112 113 /* Thread group tracking */ 114 u32 parent_exec_id; 115 u32 self_exec_id; 116 /* Protection of (de-)allocation: mm, files, fs, tty */ 117 spinlock_t alloc_lock; 118 /* Protection of proc_dentry: nesting proc_lock, dcache_lock, write_lock_irq(&tasklist_lock); */ 119 spinlock_t proc_lock; 120 /* context-switch lock */ 121 spinlock_t switch_lock; 122 123 /* journalling filesystem info */ 124 void *journal_info; 125 126 /* VM state */ 127 struct reclaim_state *reclaim_state; 128 129 struct dentry *proc_dentry; 130 struct backing_dev_info *backing_dev_info; 131 132 struct io_context *io_context; 133 134 unsigned long ptrace_message; 135 siginfo_t *last_siginfo; /* For ptrace use. */ 136 137 #ifdef CONFIG_NUMA 138 struct mempolicy *mempolicy; 139 short il_next; /* could be shared with used_math */ 140 #endif 141 };
1. 調度數據成員
(1) volatile long states;
表示進程的當前狀態:
? TASK_RUNNING:正在運行或在就緒隊列run-queue中准備運行的進程，實際參與進程調度。
? TASK_INTERRUPTIBLE:處於等待隊列中的進程，待資源有效時喚醒，也可由其它進程通過信號(signal)或定時中斷喚醒后進入就緒隊列run-queue。
? TASK_UNINTERRUPTIBLE:處於等待隊列中的進程，待資源有效時喚醒，不可由其它進程通過信號(signal)或定時中斷喚醒。
? TASK_ZOMBIE:表示進程結束但尚未消亡的一種狀態(僵死狀態)。此時，進程已經結束運行且釋放大部分資源，但尚未釋放進程控制塊。
?TASK_STOPPED:進程被暫停，通過其它進程的信號才能喚醒。導致這種狀態的原因有二，或者是對收到SIGSTOP、SIGSTP、SIGTTIN或SIGTTOU信號的反應，或者是受其它進程的ptrace系統調用的控制而暫時將CPU交給控制進程。
? TASK_SWAPPING: 進程頁面被交換出內存的進程。
(2) unsigned long flags;
進程標志:
?PF_ALIGNWARN 打印“對齊”警告信息。
?PF_PTRACED 被ptrace系統調用監控。
?PF_TRACESYS 正在跟蹤。
?PF_FORKNOEXEC 進程剛創建，但還沒執行。
?PF_SUPERPRIV 超級用戶特權。
?PF_DUMPCORE dumped core。
?PF_SIGNALED 進程被信號(signal)殺出。
?PF_STARTING 進程正被創建。
?PF_EXITING 進程開始關閉。
?PF_USEDFPU 該進程使用FPU(SMP only)。
?PF_DTRACE delayed trace (used on m68k)。
(3) long priority;
進程優先級。 Priority的值給出進程每次獲取CPU后可使用的時間(按jiffies計)。優先級可通過系統調用sys_setpriorty改變(在kernel/sys.c中)。
(4) unsigned long rt_priority;
rt_priority 給出實時進程的優先級，rt_priority+1000給出進程每次獲取CPU后可使用的時間(同樣按jiffies計)。實時進程的優先級可通過系統 調用sys_sched_setscheduler()改變(見kernel/sched.c)。
(5) long counter;
在 輪轉法調度時表示進程當前還可運行多久。在進程開始運行是被賦為priority的值，以后每隔一個tick(時鍾中斷)遞減1，減到0時引起新一輪調 度。重新調度將從run_queue隊列選出counter值最大的就緒進程並給予CPU使用權，因此counter起到了進程的動態優先級的作用 (priority則是靜態優先級)。
(6) unsigned long policy;
該進程的進程調度策略，可以通過系統調用sys_sched_setscheduler()更改(見kernel/sched.c)。調度策略有:
?SCHED_OTHER 0 非實時進程，基於優先權的輪轉法(round robin)。
?SCHED_FIFO 1 實時進程，用先進先出算法。
?SCHED_RR 2 實時進程，用基於優先權的輪轉法。
2. 信號處理
(1) unsigned long signal;
進程接收到的信號。每位表示一種信號，共32種。置位有效。
(2) unsigned long blocked;
進程所能接受信號的位掩碼。置位表示屏蔽，復位表示不屏蔽。
(3) struct signal_struct *sig;
因 為signal和blocked都是32位的變量，Linux最多只能接受32種信號。對每種信號，各進程可以由PCB的sig屬性選擇使用自定義的處理 函數，或是系統的缺省處理函數。指派各種信息處理函數的結構定義在include/linux/sched.h中。對信號的檢查安排在系統調用結束后，以 及“慢速型”中斷服務程序結束后(IRQ#_interrupt()，參見9。5節“啟動內核”)。
3. 進程隊列指針
(1) struct task_struct *next_task，*prev_task;
所有進程(以PCB的形式)組成一個雙向鏈表。next_task和就是鏈表的前后指針。鏈表的頭和尾都是init_task(即0號進程)。
(2) struct task_struct *next_run，*prev_run;
由正在運行或是可以運行的，其進程狀態均為TASK_RUNNING的進程所組成的一個雙向循環鏈表，即run_queue就緒隊列。該鏈表的前后向指針用next_run和prev_run，鏈表的頭和尾都是init_task(即0號進程)。
(3) struct task_struct *p_opptr，*p_pptr;和struct task_struct *p_cptr，*p_ysptr，*p_osptr;
以上分別是指向原始父進程(original parent)、父進程(parent)、子進程(youngest child)及新老兄弟進程(younger sibling，older sibling)的指針。
4. 進程標識
(1) unsigned short uid，gid;
uid和gid是運行進程的用戶標識和用戶組標識。
(2) int groups[NGROUPS];
與多數現代UNIX操作系統一樣，Linux允許進程同時擁有一組用戶組號。在進程訪問文件時，這些組號可用於合法性檢查。
(3) unsigned short euid，egid;
euid 和egid又稱為有效的uid和gid。出於系統安全的權限的考慮，運行程序時要檢查euid和egid的合法性。通常，uid等於euid，gid等於 egid。有時候，系統會賦予一般用戶暫時擁有root的uid和gid(作為用戶進程的euid和egid)，以便於進行運作。
(4) unsigned short fsuid，fsgid;
fsuid 和fsgid稱為文件系統的uid和gid，用於文件系統操作時的合法性檢查，是Linux獨特的標識類型。它們一般分別和euid和egid一致，但在 NFS文件系統中NFS服務器需要作為一個特殊的進程訪問文件，這時只修改客戶進程的fsuid和fsgid。
(5) unsigned short suid，sgid;
suid和sgid是根據POSIX標准引入的，在系統調用改變uid和gid時，用於保留真正的uid和gid。
(6) int pid，pgrp，session;
進程標識號、進程的組織號及session標識號，相關系統調用(見程序kernel/sys.c)有sys_setpgid、sys_getpgid、sys_setpgrp、sys_getpgrp、sys_getsid及sys_setsid幾種。
(7) int leader;
是否是session的主管，布爾量。
5. 時間數據成員
(1) unsigned long timeout;
用於軟件定時，指出進程間隔多久被重新喚醒。采用tick為單位。
(2) unsigned long it_real_value，it_real_iner;
用 於itimer(interval timer)軟件定時。采用jiffies為單位，每個tick使it_real_value減到0時向進程發信號SIGALRM，並重新置初值。初值由 it_real_incr保存。具體代碼見kernel/itimer.c中的函數it_real_fn()。
(3) struct timer_list real_timer;
一種定時器結構(Linux共有兩種定時器結構，另一種稱作old_timer)。數據結構的定義在include/linux/timer.h中，相關操作函數見kernel/sched.c中add_timer()和del_timer()等。
(4) unsigned long it_virt_value，it_virt_incr;
關 於進程用戶態執行時間的itimer軟件定時。采用jiffies為單位。進程在用戶態運行時，每個tick使it_virt_value減1，減到0時 向進程發信號SIGVTALRM，並重新置初值。初值由it_virt_incr保存。具體代碼見kernel/sched.c中的函數 do_it_virt()。
(5) unsigned long it_prof_value，it_prof_incr;
同樣是 itimer軟件定時。采用jiffies為單位。不管進程在用戶態或內核態運行，每個tick使it_prof_value減1，減到0時向進程發信號 SIGPROF，並重新置初值。初值由it_prof_incr保存。 具體代碼見kernel/sched.c中的函數do_it_prof。
(6) long utime，stime，cutime，cstime，start_time;
以上分別為進程在用戶態的運行時間、進程在內核態的運行時間、所有層次子進程在用戶態的運行時間總和、所有層次子進程在核心態的運行時間總和，以及創建該進程的時間。
6. 信號量數據成員
(1) struct sem_undo *semundo;
進 程每操作一次信號量，都生成一個對此次操作的undo操作，它由sem_undo結構描述。這些屬於同一進程的undo操作組成的鏈表就由semundo 屬性指示。當進程異常終止時，系統會調用undo操作。sem_undo的成員semadj指向一個數據數組，表示各次undo的量。結構定義在 include/linux/sem.h。
(2) struct sem_queue *semsleeping;
每一信號量集合對應一 個sem_queue等待隊列(見include/linux/sem.h)。進程因操作該信號量集合而阻塞時，它被掛到semsleeping指示的關 於該信號量集合的sem_queue隊列。反過來，semsleeping。sleeper指向該進程的PCB。
7. 進程上下文環境
(1) struct desc_struct *ldt;
進程關於CPU段式存儲管理的局部描述符表的指針，用於仿真WINE Windows的程序。其他情況下取值NULL，進程的ldt就是arch/i386/traps.c定義的default_ldt。
(2) struct thread_struct tss;
任務狀態段，其內容與INTEL CPU的TSS對應，如各種通用寄存器.CPU調度時，當前運行進程的TSS保存到PCB的tss，新選中進程的tss內容復制到CPU的TSS。結構定義在include/linux/tasks.h中。
(3) unsigned long saved_kernel_stack;
為MS-DOS的仿真程序(或叫系統調用vm86)保存的堆棧指針。
(4) unsigned long kernel_stack_page;
在內核態運行時，每個進程都有一個內核堆棧，其基地址就保存在kernel_stack_page中。
8. 文件系統數據成員
(1) struct fs_struct *fs;
fs 保存了進程本身與VFS的關系消息，其中root指向根目錄結點，pwd指向當前目錄結點，umask給出新建文件的訪問模式(可由系統調用umask更 改)，count是Linux保留的屬性，如下頁圖所示。結構定義在include/linux/sched.h中。
(2) struct files_struct *files;
files包含了進程當前所打開的文件(struct file *fd[NR_OPEN])。在Linux中，一個進程最多只能同時打開NR_OPEN個文件。而且，前三項分別預先設置為標准輸入、標准輸出和出錯消息輸出文件。
(3) int link_count;
文件鏈(link)的數目。
9. 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_struct結構。其中包含了一個虛存隊列 mmap，指向由若干vm_area_struct描述的虛存塊。同時，為了加快訪問速度，mm中的mmap_avl維護了一個AVL樹。在樹中，所有的 vm_area_struct虛存塊均由左指針指向相鄰的低虛存塊，右指針指向相鄰的高虛存塊。 結構定義在include/linux/sched.h中。
10. 頁面管理
(1) int swappable:1;
進程占用的內存頁面是否可換出。swappable為1表示可換出。對該標志的復位和置位均在do_fork()函數中執行(見kerenl/fork.c)。
(2) unsigned long swap_address;
虛存地址比swap_address低的進程頁面，以前已經換出或已換出過，進程下一次可換出的頁面自swap_address開始。參見swap_out_process()和swap_out_pmd()(見mm/vmscan.c)。
(3) unsigned long min_flt，maj_flt;
該 進程累計的minor缺頁次數和major缺頁次數。maj_flt基本與min_flt相同，但計數的范圍比后者廣(參見fs/buffer.c和 mm/page_alloc.c)。min_flt只在do_no_page()、do_wp_page()里(見mm/memory.c)計數新增的可 以寫操作的頁面。
(4) unsigned long nswap;
該進程累計換出的頁面數。
(5) unsigned long cmin_flt，cmaj_flt，cnswap;
以本進程作為祖先的所有層次子進程的累計換入頁面、換出頁面計數。
(6) unsigned long old_maj_flt，dec_flt;
(7) unsigned long swap_cnt;
下一次信號最多可換出的頁數。
11. 支持對稱多處理器方式(SMP)時的數據成員
(1) int processor;
進程正在使用的CPU。
(2) int last_processor;
進程最后一次使用的CPU。
(3) int lock_depth;
上下文切換時系統內核鎖的深度。
12. 其它數據成員
(1) unsigned short used_math;
是否使用FPU。
(2) char comm[16];
進程正在運行的可執行文件的文件名。
(3) struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];
結 構rlimit用於資源管理，定義在linux/include/linux/resource.h中，成員共有兩項:rlim_cur是資源的當前最大 數目;rlim_max是資源可有的最大數目。在i386環境中，受控資源共有RLIM_NLIMITS項，即10項，定義在 linux/include/asm/resource.h中，見下表:
(4) int errno;
最后一次出錯的系統調用的錯誤號，0表示無錯誤。系統調用返回時，全程量也擁有該錯誤號。
(5) long debugreg[8];
保存INTEL CPU調試寄存器的值，在ptrace系統調用中使用。
(6) struct exec_domain *exec_domain;
Linux可以運行由80386平台其它UNIX操作系統生成的符合iBCS2標准的程序。關於此類程序與Linux程序差異的消息就由exec_domain結構保存。
(7) unsigned long personality;
Linux 可以運行由80386平台其它UNIX操作系統生成的符合iBCS2標准的程序。 Personality進一步描述進程執行的程序屬於何種UNIX平台的“個性”信息。通常有PER_Linux、PER_Linux_32BIT、 PER_Linux_EM86、PER_SVR3、PER_SCOSVR3、PER_WYSEV386、PER_ISCR4、PER_BSD、 PER_XENIX和PER_MASK等，參見include/linux/personality.h。
(8) struct linux_binfmt *binfmt;
指向進程所屬的全局執行文件格式結構，共有a。out、script、elf和Java等四種。結構定義在include/linux/binfmts.h中(core_dump、load_shlib(fd)、load_binary、use_count)。
(9) int exit_code，exit_signal;
引起進程退出的返回代碼exit_code，引起錯誤的信號名exit_signal。
(10) int dumpable:1;
布爾量，表示出錯時是否可以進行memory dump。
(11) int did_exec:1;
按POSIX要求設計的布爾量，區分進程是正在執行老程序代碼，還是在執行execve裝入的新代碼。
(12) int tty_old_pgrp;
進程顯示終端所在的組標識。
(13) struct tty_struct *tty;
指向進程所在的顯示終端的信息。如果進程不需要顯示終端，如0號進程，則該指針為空。結構定義在include/linux/tty.h中。
(14) struct wait_queue *wait_chldexit;
在進程結束時，或發出系統調用wait4后，為了等待子進程的結束，而將自己(父進程)睡眠在該隊列上。結構定義在include/linux/wait.h中。
13. 進程隊列的全局變量
(1) current;
當前正在運行的進程的指針，在SMP中則指向CPU組中正被調度的CPU的當前進程:
#define current(0+current_set[smp_processor_id()])/*sched.h*/
struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
(2) struct task_struct init_task;
即0號進程的PCB，是進程的“根”，始終保持初值INIT_TASK。
(3) struct task_struct *task[NR_TASKS];
進 程隊列數組，規定系統可同時運行的最大進程數(見kernel/sched.c)。NR_TASKS定義在include/linux/tasks.h 中，值為512。每個進程占一個數組元素(元素的下標不一定就是進程的pid)，task[0]必須指向init_task(0號進程)。可以通過 task[]數組遍歷所有進程的PCB。但Linux也提供一個宏定義for_each_task()(見 include/linux/sched.h)，它通過next_task遍歷所有進程的PCB:
#define for_each_task(p) \
for(p=&init_task;(p=p->next_task)!=&init_task;)
(4) unsigned long volatile jiffies;
Linux的基准時間(見kernal/sched.c)。系統初始化時清0，以后每隔10ms由時鍾中斷服務程序do_timer()增1。
(5) int need_resched;
重新調度標志位(見kernal/sched.c)。當需要Linux調度時置位。在系統調用返回前(或者其它情形下)，判斷該標志是否置位。置位的話，馬上調用schedule進行CPU調度。
(6) unsigned long intr_count;
記 錄中斷服務程序的嵌套層數(見kernal/softirq.c)。正常運行時，intr_count為0。當處理硬件中斷、執行任務隊列中的任務或者執 行bottom half隊列中的任務時，intr_count非0。這時，內核禁止某些操作，例如不允許重新調度。