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Linux内核进程管理子系统有什么第三十三回 —— 进程主结构详解（29）

ds 2025/8/24 15:24:28

接前一篇文章：Linux内核进程管理子系统有什么第三十二回 —— 进程主结构详解（28）

本文内容参考：

Linux内核进程管理专题报告_linux rseq-CSDN博客

《趣谈Linux操作系统核心原理篇：第三部分进程管理》—— 刘超

《图解Linux内核基于6.x》 —— 姜亚华机械工业出版社

特此致谢！

进程管理核心结构 —— task_struct

5. 进程定位相关成员

上一回开始解析struct task_struct中进程的定位相关成员，包括以下字段：

	/* PID/PID hash table linkage. */struct pid			*thread_pid;struct hlist_node		pid_links[PIDTYPE_MAX]

这几个字段的描述如下：

字段	类型	描述
thread_pid	struct pid *	进程对应的pid
pid_links	hlist_node[PIDTYPE_MAX]	link

上一回给出了struct pid的定义，再来回顾一下，在include/linux/pid.h中，如下：

struct pid
{refcount_t count;unsigned int level;spinlock_t lock;/* lists of tasks that use this pid */struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];struct hlist_head inodes;/* wait queue for pidfd notifications */wait_queue_head_t wait_pidfd;struct rcu_head rcu;struct upid numbers[1];
};

struct pid的主要字段见下表：

字段	类型	描述
count	refcount_t	引用计数
level	unsigned int	pid的层级
tasks	struct hlist_head[PIDTYPE_MAX]	链表数组
numbers	struct upid[]	每个层级的upid信息

struct upid的定义也在include/linux/pid.h中（就在struct pid定义的上边），如下：

/** struct upid is used to get the id of the struct pid, as it is* seen in particular namespace. Later the struct pid is found with* find_pid_ns() using the int nr and struct pid_namespace *ns.*/struct upid {int nr;struct pid_namespace *ns;
};

struct upid用于获取struct pid的id，正如在特定名称空间中看到的那样。稍后，使用int nr和struct pid_namespace *ns，通过find_pid_ns()找到struct pid。

struct upid的主要字段见下表：

字段	类型	描述
nr	int	id
ns	struct pid_namespace *	命名空间

进程的id是有空间的，不同的空间中相同的id也能表示不同的进程。幸运的是，多数情况下进程都在一个level等于0的命名空间（pid_namespace）中。

假设需要查找的进程就在该命名空间中，那么struct pid的level字段就等于命名空间的层级，也等于0。

struct upid numbers[1]字段是struct upid数组，数组元素的个数为level+1，也就是1。

struct upid的int nr字段的值等于进程的id。pid_namespace结构中定义了类型为struct idr的idr字段，有其维护id和pid之间一对一的关系。struct pid_namespace的定义在include/linux/pid_namespace.h中，如下：

struct pid_namespace {struct idr idr;struct rcu_head rcu;unsigned int pid_allocated;struct task_struct *child_reaper;struct kmem_cache *pid_cachep;unsigned int level;struct pid_namespace *parent;
#ifdef CONFIG_BSD_PROCESS_ACCTstruct fs_pin *bacct;
#endifstruct user_namespace *user_ns;struct ucounts *ucounts;int reboot;	/* group exit code if this pidns was rebooted */struct ns_common ns;
} __randomize_layout;

这样，使用id在struct pid_namespace（对象）内查找，即可得到struct upid（对象）。再通过uipd即可找到pid（利用container_of宏）。这就是上边struct upid的注释中讲到的：

find_pid_ns函数在kernel/pid.c中，代码如下：

struct pid *find_pid_ns(int nr, struct pid_namespace *ns)
{return idr_find(&ns->idr, nr);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid_ns);

idr_find函数实际上在笔者的《DRM专栏》中曾经讲到过，当时是用在了Linux图形子系统中，而这里则是用在了进程管理中。idr_find函数在lib/idr.c中，代码如下：

/*** idr_find() - Return pointer for given ID.* @idr: IDR handle.* @id: Pointer ID.** Looks up the pointer associated with this ID.  A %NULL pointer may* indicate that @id is not allocated or that the %NULL pointer was* associated with this ID.** This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf* pointers lifetimes are correctly managed.** Return: The pointer associated with this ID.*/
void *idr_find(const struct idr *idr, unsigned long id)
{return radix_tree_lookup(&idr->idr_rt, id - idr->idr_base);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(idr_find);

这样，从id到struct pid的路就打通了。再来回顾一下这条路径：