編寫乙個遍歷程序的核心模組

本節主要編寫乙個核心模組，實現程序pid和名稱的列印。這裡，我們需要了解linux核心中，鍊錶的實現、pcb（程序控制塊）的定義。程式設計不是目的，目的是更加了解核心中相關**的實現。至於如何編寫和執行乙個模組，請參考：在ubuntu 18.04環境下編寫乙個簡單的核心模組

# include
# include
# include
# include
# include
static
intprint_pid
(void
)printk
("the number of process is: %d\n"
, count)
;return0;
}static
int __init lkp_init
(void
)static
void __exit lkp_cleanup
(void
)module_init
(lkp_init)
;module_exit
(lkp_cleanup)
;module_license
("gpl"
);

print_pid() 用來列印程序的pid和程序名，有同學可能對上一段**不太了解，所以在這裡，先丟擲**的作用就在於，可以根據不懂的地方，查漏補缺。

我們知道，以雙向鍊錶作為基本的資料結構，可以演化出其他複雜的資料結構，如棧、佇列等。linux核心中，也是如此，當然，隨著核心不斷的優化，如今的核心版本，在設計鍊錶時，處處體現其精妙絕倫的設計思想。

struct list_head

這是核心中煉表的一段原始碼，整個鍊錶的位置在ubuntu中如下所示：

對於核心中的鍊錶，我們不對整個list.h進行分析，只是大體介紹一下linux鍊錶設計的思想。

在核心中，上述結構體是乙個不含資料域的鍊錶，可以嵌入任何結構中，實現各種鍊錶或者其他的資料結構。比如，下面的**就嵌入了之前的核心鍊錶，從而實現乙個雙向鍊錶：

struct test_list

在乙個結構體中巢狀另外乙個結構體，可以把它想象成遞迴。對於list.h的詳細分析，會在以後給與詳細的解釋。

什麼是pcb？

作業系統為了對程序進行管理，勢必需要對程序生命週期中的每乙個階段進行詳細描述，linux核心中就用乙個統一的資料結構來描述程序的狀態，這樣的資料結構我們稱之為程序控制塊pcb（process control block）

核心中的pcb是乙個相當龐大的結構體，主要包含狀態資訊、鏈結資訊、各種識別符號、程序間通訊、時間和定時器資訊、排程資訊、檔案系統資訊、虛擬記憶體資訊和處理器環境等。其在核心中的位置：

關於詳細的pcb分析，日後再進行介紹。

為了對給定型別的程序進行有效搜尋，核心建立了幾個程序鍊錶。每個鍊錶由指向程序pcb的指標組成。在sched.h檔案的task_struct結構體中，有如下**，實現程序鍊錶。

struct task_struct

其實就是通過雙向迴圈鍊錶把所有程序聯絡起來1

鍊錶頭尾都是init_task。init_task是0號程序的pcb，0號程序永遠不會被撤銷，它的pcb被靜態分配到核心資料段中。換句話說，init_task的pcb是預先由編譯器分配，在執行過程中保持不變。對於其他pcb，在執行中，根據系統狀態隨機分配，決定是否分配和撤銷。

至此，我們已經講解了必要的基礎知識，回過頭來，再分析遍歷程序的原始碼，其實就很簡單了。

static
intprint_pid
(void
)printk
("the number of process is: %d\n"
, count)
;return0;
}

list_for_each(pos, &task->tasks)

@pos 是指向struct list_head型別的指標，故它可以指向程序描述符中的children（tasks）或者sibling

@task 指當前程序，tasks指其自程序

linux系統中的每個程序都有乙個父程序（init程序除外）；每個程序還有0個或多個子程序。在程序描述符中parent指標指向其父程序，還有乙個名為children的子程序鍊錶（父程序task_struct中的children相當於鍊錶的表頭）。

而我們可以使用list_for_each(/include/linux/list.h)來依次遍歷訪問子程序：

struct task_struct *task;
struct list_head *list;
list_for_each
(list,
¤t->children)

其中task即為某個子程序的位址

我們檢視原始檔找到list_for_each的定義：

#define list_for_each(pos, head) \
for (pos = (head)->next; prefetch(pos->next), pos != (head); pos = pos->next)

從上可以看出list_for_each其實就是乙個for迴圈，for()實現的就是乙個children鍊錶的遍歷，而由children的位址如何取到task_struct的位址呢，它是由list_entry巨集來實現的。知道父程序children的位址，如何得到子程序的task_struct位址，這是目的我們先給出所需函式或巨集的源**

//list_entry(/include/linux/list.h)
//task = list_entry(list, struct task_struct, sibling); 加入做對比
#define list_entry(ptr, type, member) \
container_of(ptr, type, member)
//------------------------------------ 
//container_of(include/linux/kernel.h)
#define container_of(ptr, type, member) (
)//------------------------------------ 
//offsetof(/include/linux/stddef.h)
#define offsetof(type, member) ((size_t) &((type *)0)->member)
((size_t)&(
(type *)0
)->member)

對於list_entry巨集來說ptr在這裡為指向children鍊錶的指標，type為task_struct結構體的型別，member為鍊錶成員的變數名，即children。

container_of()思路為先求出結構體成員member(即children)在結構體(即task_struct)中的偏移量，然後再根據member的位址(即ptr)來求出結構體(即task_struct)的位址。

((type *)0)->member，他將位址0強制轉換為type型別的指標，然後再指向成員member，此時((type *)0)->member的位址即為member成員相對於結構體的位移。其中typeof()相當於c的sizeof()，(char *)__mptr這個強制轉換用來計算偏移位元組量，size_t被定義為unsigned int 型別。

《linux作業系統原理與應用》. ↩︎

編寫乙個遍歷程序的核心模組

遍歷某乙個程序的模組

編譯乙個核心模組

開始寫乙個核心模組

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