1.剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(二)》
2.深入理解 slab cache 内存分配全链路实现
3.Linux内核源码分析：Linux进程描述符task_ struct结构体详解
4.Linux内核进程上下文切换深入理解
5.Linux进程管理：深入task_ struct字段
6.剖析linux内核源码，源码task_struct结构体详解

剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(二)》

       本文深入剖析了Linux内核源码中fork实现的源码核心过程，重点在于copy_process函数的源码解析。在Linux系统中，源码应用层可以通过fork创建子进程或子线程，源码而内核并不区分两者，源码redux原码源码它们共享相同的源码task_struct结构，用于描述进程或线程的源码状态、资源等。源码task_struct包含了进程或线程所有关键数据结构，源码如内存描述符、源码文件描述符、源码信号处理等，源码是源码内核调度程序识别和管理进程的重要依据。

       copy_process作为fork实现的源码关键，其主要任务是初始化task_struct结构，分配新进程的PID，并将其加入到运行队列。这个过程中，内核栈的初始化导致了fork()调用的两次返回值不同，这与copy_thread函数中父进程复制内核栈至子进程并清零寄存器值有关。这样，子进程返回0，而父进程继续执行copy_thread后续操作，最后返回子进程的PID。

       对于线程的独有和共享资源，独有资源通常包括线程特定的数据结构和状态，而共享资源则涉及父进程与线程间的共享内存、文件描述符和信号处理等。这些资源的管理对于多线程程序的正确运行至关重要，需确保线程间资源的互斥访问和安全共享。

深入理解 slab cache 内存分配全链路实现

       本文基于内核5.4版本探讨slab cache内存分配的源码阅读路线全链路实现。在深入理解slab cache架构图之后，我们将从内核源码角度拆解实现细节。首先，slab cache如何进行内存分配？以内核从task_struct_cachep中申请task_struct对象为例，解析内存分配流程。

       内核使用fork()系统调用创建进程时，需要管理task_struct结构，为此设置专属slab cache（task_struct_cachep）。接下来，我们将聚焦于如何在slab cache中分配内存。

       内核通过fork.c文件中的dup_task_struct函数为进程申请并初始化task_struct对象。同时，kmem_cache_alloc_node函数指示slab cache从指定的NUMA节点分配对象。

       slab cache的快速分配路径

       slab cache初始进入快速分配路径（fastpath），首先尝试从cpu本地缓存（kmem_cache_cpu->freelist）获取对象。在获取kmem_cache_cpu结构时，需确保它是当前执行进程的cpu缓存。在配置了CONFIG_PREEMPT的情况下，允许优先级更高的进程抢占当前cpu，导致进程调度到其他cpu执行。此时，用于快速分配的对象可能与当前cpu的缓存不一致，内核通过循环判断tid一致性以防止此情况。

       内核从cpu缓存slab中获取第一个空闲对象。若无空闲对象或NUMA节点不匹配，则进入慢速分配路径（slowpath）。

       slab cache的慢速分配路径

       在慢速路径（slowpath）中，内核关闭中断并重新获取cpu本地缓存，防止进程在中断关闭前被抢占。随后，检查本地cpu缓存的uniapp 插件源码slab容量，确保有空闲对象。若本地缓存为空，跳转至new_slab分支，进入慢速路径。若非空，内核再次检查kmem_cache_cpu->freelist，以防止进程中断后其他进程释放对象到缓存中。若此时有空闲对象，则直接从kmem_cache_cpu->freelist分配。若无空闲对象，则检查slab本身的freelist。

       分配内存流程

       内核在redo分支确认本地cpu缓存无空闲对象后，开始分配内存。首先在本地cpu缓存查找，若无空闲对象，则转至NUMA节点缓存的partial列表。在partial列表中查找可分配的slab，将其提升为本地cpu缓存，并更新kmem_cache_cpu->freelist，分配内存对象。

       若所有列表均为空，内核将跨NUMA节点查找，并尝试申请新slab。在成功申请slab后，内核填充相关属性，初始化freelist链表，并根据配置选择顺序或随机方式初始化。

       slab freelist初始化

       slab freelist初始化有两种方式：顺序或随机。顺序初始化根据内存地址顺序串联空闲对象，而随机初始化则以随机顺序连接。顺序初始化有助于直观理解，tomcat系统源码而随机初始化则用于安全考虑，避免预测。

       内核按照kmem_cache->size指定尺寸划分物理内存页，使用setup_object函数初始化内存区域并进行内存布局。在完成对象内存区域初始化后，slab freelist指针指向第一个初始化的空闲对象，重复此过程直至所有空闲对象串联，最后设置freelist的末尾为null。

       总结

       通过本文的探讨，我们深入了解了slab cache内存分配的完整流程，包括快速和慢速路径、slab对象初始化和内存页详细初始化。理解了这些关键点有助于深入掌握slab cache的内存管理机制。

Linux内核源码分析：Linux进程描述符task_ struct结构体详解

       Linux内核通过一个task_struct结构体来管理进程，这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在include/linux/sched.h文件中，包含许多字段，其中state字段表示进程的当前状态。常见的状态包括运行、阻塞、等待信号、终止等。进程状态的切换和原因可通过内核函数进行操作。PID是系统用来唯一标识正在运行的每个进程的数字标识，tgid成员表示线程组中所有线程共享的PID。进程内核栈用于保存进程在内核态执行时的临时数据和上下文信息，通常为几千字节。内核将thread_info结构与内核态线程堆栈结合在一起，占据连续的两个页框，以便于访问线程描述符和栈。获取当前运行进程的股票小量源码thread_info可通过esp栈指针实现。thread_info结构包含task字段，指向进程控制块（task_struct）。task_struct结构体的flags字段用于记录进程标记或状态信息，如创建、超级用户、核心转储、信号处理、退出等。而real_parent和parent成员表示进程的亲属关系，用于查找和处理进程树中的亲属关系。

Linux内核进程上下文切换深入理解

       深入探索Linux内核的进程管理艺术：上下文切换剖析

       操作系统进程管理是一场精密的交响乐，涉及进程的诞生、成长直至消亡，以及它们在调度舞台上的转换。本文以Linux 5.0内核（arm架构）为焦点，揭示其核心组件——进程上下文切换的奥秘，一窥内核源码中的华丽演出。

       定义与构成

       进程上下文，是每个运行中的程序的执行蓝图，它包含了当前执行指令、数据的寄存器状态，以及虚拟和硬件层面的细节。在Linux内核中，这个微妙的构造包括虚拟地址空间和细致的硬件上下文，后者通过task_struct.cpu_context结构集体现，特别是arm架构中，它承载着处理器的关键寄存器集合。

       切换的艺术：两重奏

       上下文切换，如同乐曲中的调换，分为两个关键步骤：地址空间的优雅转换和处理器状态的无缝切换。

地址空间交响：从用户态到内核态，涉及mm_struct的pgd结构，确保每个进程在切换时，其虚拟地址空间的映射准确无误。在context_switch函数中，通过cpu_do_switch_mm这个指挥棒，pgd值如乐谱般精确地被调整。

处理器状态的变奏：切换到新进程时，__schedule函数和switch_to函数负责调整处理器的状态。在arm架构中，用户空间执行的中断或异常被处理为一场内核态的表演，通过cpu_switch_to保存和恢复寄存器状态，确保用户进程的连续性。

       代码中的音符：地址空间切换实例

       在Linux内核的行核心代码中，pgd的虚拟地址被精确地记录在ttbr0_el1中，就像音乐中的旋律，引导地址空间的完美转换。这是页表基址寄存器的魔术，确保用户空间的虚拟地址能够通过自身页表找到对应的物理地址，实现了进程间地址空间的独立性。

       ASID机制的和弦

       ASID机制，如同乐团的指挥，巧妙地管理着TLB（Translation Lookaside Buffer），避免了频繁的清空。通过/8位的ASID，Linux内核实现了进程切换的高效与安全。当进程A迁移到进程D时，如果ASID版本号相同，系统可以省去新分配，大大减少了TLB管理的复杂性。

       进程线程的变奏曲

       在多任务场景中，线程间的切换规则如同交响乐的变奏，不同进程间进行地址空间切换，而同一线程组则共享地址空间，避免重复。内核线程的特殊性使其无需独立的地址空间，而是借用了前一任务的资源。

       总结：内核的舞台调度

       在Linux内核的深处，进程上下文切换是后台的魔术师，它在地址空间的转换和处理器状态的维护之间切换自如，确保了多任务环境下的流畅运行。对这一过程的深入理解，揭示了Linux内核底层机制的精细与巧妙，让你更贴近操作系统世界的韵律。

Linux进程管理：深入task_ struct字段

       深入解析Linux进程管理：task_struct字段探索

       高怡香、徐晗博，西安邮电大学研一在读，操作系统和Linux内核爱好者，热衷于探索操作系统底层工作原理和内核编程。

       通过top命令，可以监视即时的进程状态，便于观察以特定用户身份运行的进程。按u键输入用户名，只显示相关进程信息。按h键获取帮助。

       task_struct结构体是操作系统用于管理进程的重要组成部分，在/include/linux/sched.h中定义。每个进程对应一个task_struct实例。

       Linux内核源码分析之task_struct结构分析

       剖析Linux内核进程管理

       Linux内核，进程调度器的实现，完全公平调度器 CFS

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       通过遍历系统进程链表，访问每个进程的PCB（task_struct），可以打印进程相关属性。

       task_struct成员众多，重点了解：进程ID、状态、优先级、时间切片、调度器等。

       find_get_pid()与pid_task()接口函数用于快速查找指定PID对应的进程结构体。

       打印子进程和兄弟进程，理解parent/children/sibling三者关系，实现代码需考虑进程实际存在。

       设置两个内核模块参数，实现打印特定进程的子进程信息或兄弟进程信息。

       eBPF技术应用于task_struct字段打印，对libbpf-bootstrap示例文件进行学习与实践。

       实验总结，复习链表与模块传参知识，提升编程能力。解决函数版本问题，学习新函数并应用。在进程亲属关系理解上获得指导，成功实现打印。

剖析linux内核源码，task_struct结构体详解

       在Linux内核中，进程与线程的统一数据结构是task_struct，它作为进程存在的唯一实体，通过双向循环链表连接所有task_struct。每个任务拥有唯一标识pid和线程组IDtgid，其中group_leader指向进程主线程。有了tgid，我们可以区分task_struct代表进程还是线程。

       Linux kernel通过成员变量表示进程的亲缘关系，包括进程状态和权限控制。进程权限涉及进程访问文件、访问其他进程及执行操作的能力。操作权限由cred和real_cred成员表示，描述了当前进程和试图操作的进程之间的权限关系。

       进程运行统计信息记录了用户态和内核态上消耗的时间以及上下文切换次数，反映了进程的运行情况。信号处理包括被阻塞、等待处理和正在处理的信号，信号处理函数可以忽略或结束进程，处理栈用于信号处理。

       进程的虚拟地址空间分为用户虚拟地址空间和内核虚拟地址空间，每个进程有独立的用户虚拟地址空间，内核线程无用户地址空间。进程拥有文件系统数据结构和打开文件数据结构，涉及Linux文件系统操作。

       每个task都有内核栈，用于在调用系统调用时从用户态切换到内核态。内核栈包含thread_info和pt_regs数据结构，其中thread_info由体系结构定义，pt_regs用于保存系统调用时的CPU上下文。在系统调用返回时，可以从进程的原来位置继续运行。

       综上所述，task_struct结构体在Linux内核中扮演着关键角色，它管理着进程和线程的生命周期，从状态管理、权限控制、运行统计、信号处理到内存管理与文件系统交互，以及系统调用的上下文切换，都是通过task_struct的成员变量和结构体实现的。这些特性使得Linux内核能够高效、灵活地管理多任务环境。