进程控制块PCB结构体 task_struct 描述
进程控制块，英文名（Processing Control Block），简称 PCB 。
进程控制块是系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，主要表示进程状态。
每一个进程都对应一个PCB来维护进程相关的信息；
在Linux中，PCB结构为task_struct;
task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM里并且包含进程的信息，每个进程都把它的信息放在task_struct这个数据结构里。
task_struct结构图：
task_struct描述：
1.进程状态：是调度和兑换的依据
| linux进程的状态 | |
| 内核表示 | 含义 |
| TASK_RUNNING | 可运行 |
| TASK_INTERRUPTIBLE | 可中断的等待状态 |
| TASK_UNINTERRUPTIBLE | 不可中断的等待状态 |
| TASK_ZOMBIE | 僵死 |
| TASK_STOPPED | 暂停 |
| TASK_SWAPPING | 换入/换出 |
2.标识符：描述本进程的唯一标识符，用来区别其它进程
每个进程都有一个唯一的标识符，内核通过这个标识符来识别不同的进程，同时，进程标识符PID也是内核提供给用户程序的接口，用户程序通过PID对进程发号施令。PID是32位的无符号整数，它被顺序编号：新创建进程的PID通常是前一个进程的PID加1。然而，为了与16位硬件平台的传统Linux系统保持兼容，在Linux上允许的最大PID号是32767，当内核在系统中创建第32768个进程时，就必须重新开始使用已闲置的PID号。
| 各种标识符 | |
| 域名 | 含义 |
| pid | 进程标识符 |
| ppid | 父进程 |
| uid、gid | 用户标识符、组标识符 |
| euid、egid | 有效用户标识符、有效组标识符 |
| suid、sgid | 备份用户标识符、备份组标识符 |
| fsuid、fsgid | 文件系统用户标识符、文件系统组标识符 |
3.进程调度信息
调度程序利用这部分信息决定系统中哪个进程应该优先运行，并结合进程的状态信息保证系统运转的公平和高效。这一部分信息通常包括进程的类别（普通进程还是实时进程）、进程的优先级（priority）等等
| 进程调度信息 | |
| 域名 | 含义 |
| need_resched | 调度标志 |
| nice | 静态优先级 |
| counter | 动态优先级 |
| policy | 调度策略 |
| rt_priority | 实时优先级 |
当need_resched被设置时，在“下一次的调度机会”就调用调度程序schedule()。 counter代表进程剩余的时间片，是进程调度的主要依据，也可以说是进程的动态优先级，因为这个值在不断地减少；nice是进程的静态优先级，同时也代表进程的时间片，用于对counter赋值，可以用nice()系统调用改变这个值；policy是适用于该进程的调度策略，实时进程和普通进程的调度策略是不同的；rt_priority只对实时进程有意义，它是实时进程调度的依据。
| 进程调度的策略 | ||
| 名称 | 解释 | 适用范围 |
| SCHED_OTHER | 其它调度 | 普通进程 |
| SCHED_FIFO | 先来先服务调度 | 实时进程 |
| SCHED_RR | 时间片轮转调度 | |
4.程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址
5.内存指针：包括程序代码和进程相关数据指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
6.与处理器相关的上下文数据：程序执行时处理器的寄存器中的数据
7.I/O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表
8.记账信息：可以包括处理器时间总和，使用的时钟数总和、时间限制、记账号等
struct task_struct
{
volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
/*
表示进程的当前状态:
TASK_RUNNING:正在运行或在就绪队列run-queue中准备运行的进程，实际参与进程调度。
TASK_INTERRUPTIBLE:处于等待队列中的进程，待资源有效时唤醒，也可由其它进程通过信号(signal)或定时中断唤醒后进入就绪队列run-queue。
TASK_UNINTERRUPTIBLE:处于等待队列中的进程，待资源有效时唤醒，不可由其它进程通过信号(signal)或定时中断唤醒。
TASK_ZOMBIE:表示进程结束但尚未消亡的一种状态(僵死状态)。此时，进程已经结束运行且释放大部分资源，但尚未释放进程控制块。
TASK_STOPPED:进程被暂停，通过其它进程的信号才能唤醒。导致这种状态的原因有二，或者是对收到SIGSTOP、SIGSTP、SIGTTIN或SIGTTOU信号的反应，或者是受其它进程的ptrace系统调用的控制而暂时将CPU交给控制进程。
TASK_SWAPPING: 进程页面被交换出内存的进程。
*/
unsigned long flags; //进程标志，与管理有关,在调用fork()时给出
int sigpending; //进程上是否有待处理的信号
mm_segment_t addr_limit; //进程地址空间,区分内核进程与普通进程在内存存放的位置不同
/*用户线程空间地址: 0..0xBFFFFFFF。
内核线程空间地址: 0..0xFFFFFFFF */
struct exec_domain *exec_domain; //进程执行域
volatile long need_resched; //调度标志,表示该进程是否需要重新调度,若非0,则当从内核态返回到用户态,会发生调度
unsigned long ptrace;
int lock_depth; //锁深度
long counter; //进程的基本时间片,在轮转法调度时表示进程当前还可运行多久，在进程开始运行是被赋为priority的值，以后每隔一个tick(时钟中断)递减1，减到0时引起新一轮调 度。重新调度将从run_queue队列选出counter值最大的就绪进程并给予CPU使用权，因此counter起到了进程的动态优先级的作用
long nice; //静态优先级
unsigned long policy; //进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR,分时进程:SCHED_OTHER
//在Linux 中, 采用按需分页的策略解决进程的内存需求。task_struct的数据成员mm 指向关于存储管理的mm_struct结构。
struct mm_struct *mm; //进程内存管理信息
int has_cpu, processor;
unsigned long cpus_allowed;
struct list_head run_list; //指向运行队列的指针
unsigned long sleep_time; //进程的睡眠时间
//用于将系统中所有的进程连成一个双向循环链表,其根是init_task
//在Linux 中所有进程(以PCB 的形式)组成一个双向链表,next_task和prev_task是链表的前后向指针
struct task_struct *next_task, *prev_task;
struct mm_struct *active_mm; //active_mm 指向活动地址空间。
struct linux_binfmt *binfmt; //进程所运行的可执行文件的格式
int exit_code, exit_signal;
int pdeath_signal; //父进程终止是向子进程发送的信号
unsigned long personality;
int dumpable:1;
int did_exec:1;
pid_t pid; //进程标识符,用来代表一个进程
pid_t pgrp; //进程组标识,表示进程所属的进程组
pid_t tty_old_pgrp; //进程控制终端所在的组标识
pid_t session; //进程的会话标识
pid_t tgid;
int leader; //表示进程是否为会话主管
//指向最原始的进程任务指针，父进程任务指针，子进程任务指针，新兄弟进程任务指针，旧兄弟进程任务指针。
struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;
struct list_head thread_group; //线程链表
//用于将进程链入HASH表,系统进程除了链入双向链表外，还被加入到hash表中
struct task_struct *pidhash_next;
struct task_struct **pidhash_pprev;
wait_queue_head_t wait_chldexit; //供wait4()使用
struct semaphore *vfork_sem; //供vfork()使用
unsigned long rt_priority; //实时优先级，用它计算实时进程调度时的weight值
//it_real_value，it_real_incr用于REAL定时器，单位为jiffies,系统根据it_real_value
//设置定时器的第一个终止时间.在定时器到期时，向进程发送SIGALRM信号，同时根据
//it_real_incr重置终止时间，it_prof_value，it_prof_incr用于Profile定时器，单位为jiffies。
//当进程运行时，不管在何种状态下，每个tick都使it_prof_value值减一，当减到0时，向进程发送信号SIGPROF，并根据it_prof_incr重置时间.
//it_virt_value，it_virt_value用于Virtual定时器，单位为jiffies。当进程运行时，不管在何种
//状态下，每个tick都使it_virt_value值减一当减到0时，向进程发送信号SIGVTALRM，根据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_incr;
struct timer_list real_timer; //指向实时定时器的指针
struct tms times; //记录进程消耗的时间
unsigned long start_time; //进程创建的时间
long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];//记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间
//内存缺页和交换信息:
//min_flt, maj_flt累计进程的次缺页数（Copyon Write页和匿名页）和主缺页数（从映射文件或交换
//设备读入的页面数）；nswap记录进程累计换出的页面数，即写到交换设备上的页面数。
//cmin_flt, cmaj_flt,cnswap记录本进程为祖先的所有子孙进程的累计次缺页数，主缺页数和换出页面数。
//在父进程回收终止的子进程时，父进程会将子进程的这些信息累计到自己结构的这些域中
unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;
int swappable:1; //表示进程的虚拟地址空间是否允许换出
//进程认证信息
//uid,gid为运行该进程的用户的用户标识符和组标识符，通常是进程创建者的uid，gid，euid，egid为有效uid,gid
//fsuid，fsgid为文件系统uid,gid，这两个ID号通常与有效uid,gid相等，在检查对于文件系统的访问权限时使用他们。
//suid，sgid为备份uid,gid
uid_t uid,euid,suid,fsuid;
gid_t gid,egid,sgid,fsgid;
int ngroups; //记录进程在多少个用户组中
gid_t groups[NGROUPS]; //记录进程所在的组
kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;//进程的权能，分别是有效位集合，继承位集合，允许位集合
int keep_capabilities:1;
struct user_struct *user; //代表进程所属的用户
struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; //与进程相关的资源限制信息
unsigned short used_math; //是否使用FPU
char comm[16]; //进程正在运行的可执行文件名
//文件系统信息
int link_count;
struct tty_struct *tty; //进程所在的控制终端，如果不需要控制终端，则该指针为空
unsigned int locks; /* How many file locks are being held */
//进程间通信信息
struct sem_undo *semundo; //进程在信号量上的所有undo操作
struct sem_queue *semsleeping; //当进程因为信号量操作而挂起时，他在该队列中记录等待的操作
struct thread_struct thread; //进程的CPU状态，切换时，要保存到停止进程的task_struct中
struct fs_struct *fs; //文件系统信息，fs保存了进程本身与VFS（虚拟文件系统）的关系信息
struct files_struct *files; //打开文件信息
//信号处理函数
spinlock_t sigmask_lock; /* Protects signal and blocked */
struct signal_struct *sig; //信号处理函数
sigset_t blocked; //进程当前要阻塞的信号，每个信号对应一位
struct sigpending pending; //进程上是否有待处理的信号
unsigned long sas_ss_sp;
size_t sas_ss_size;
int (*notifier)(void *priv);
void *notifier_data;
sigset_t *notifier_mask;
/* Thread group tracking */
u32 parent_exec_id;
u32 self_exec_id;
spinlock_t alloc_lock; //用于申请空间时用的自旋锁。自旋锁的主要功能是临界区保护
};
