Linux内核API get_task_mm|极客笔记

get_task_mm函数功能描述：此函数根据提供的任务描述符信息，获取其对应的内存信息，此内存信息保存在mm_struct结构体类型的变量中。

get_task_mm文件包含

#include <linux/sched.h>

get_task_mm函数定义

在内核源码中的位置：linux-3.19.3/kernel/fork.c

函数定义格式：

struct mm_struct *get_task_mm(struct task_struct *task)

get_task_mm输入参数说明

此函数的返回结果是struct task_struct结构体类型的变量，保存符合条件的任务描述符信息，其定义参见内核源码文件linux-3.19.3/include/linux/sched.h，其内核注释比较详细，请读者自行分析。

get_task_mm返回参数说明

此函数的返回结果是任务描述符对应的内存信息，即某任务对应的内存信息，是一个struct mm_struct类型的变量，其定义在文件linux-3.19.3/include/linux/mm_types.h中，如下所示：

struct mm_struct {
    struct vm_area_struct *    mmap;                 //指向线性区对象的链表头
    struct rb_root        mm_rb;
    u32 vmacache_seqnum; //每一个进程的vmacache大小
    #ifdef CONFIG_MMU
    /* 在进程地址空间中搜索有效线性地址区间的方法 */
    unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp, unsigned long addr,unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags);
    #endif

    /*释放线性地址区间时调用的方法 */
    unsigned long mmap_base;     //标识第一个分配的匿名线性区或文件内存映射的线性地址
    unsigned long mmap_legacy_base;                   //mmap区域自下而上的分配区
    unsigned long task_size;                          //在vm空间任务大小
    unsigned long highest_vm_end;                     //最大vma的结束地址
    pgd_t *        pgd;                              //指向页全局目录
    atomic_t        mm_users;                         //次使用计数器
    atomic_t        mm_count;                         //主使用计数器
    atomic_long_t nr_ptes;                            //页表所在的页地址
    int             map_count;                        //线性区vma的个数
    spinlock_t      page_table_lock;                  //线性区的自旋锁和页表的自旋锁
    struct rw_semaphore    mmap_sem;                  //线性区的读/写信号量
    struct list_head       mmlist;                    //指向内存描述符链表中的相邻元素
    unsigned long          hiwater_rss;
    unsigned long          hiwater_vm;

    /*total_vm指进程地址空间的大小（页数）, locked_vm指“锁住”而不能换出的页的个数，
              shared_vm指共享文件内存映射中的页数，exec_vm指可执行内存映射中的页数*/
    unsigned long          total_vm, locked_vm, pinned_vm, shared_vm, exec_vm;

    /*stack_vm指用户堆栈中的页数*/
    unsigned long    stack_vm, def_flags;

    /*start_code指可执行代码的起始地址，end_code指可执行代码的最后地址，start_data指已
              初始化数据的起始地址，end_data指已初始化数据的最后地址*/
    unsigned long          start_code, end_code, start_data, end_data;

    /*start_ brk指堆的起始地址，brk指堆的当前最后地址，start_ stack指用户态堆栈的起始地址*/
    unsigned long          start_brk, brk, start_stack;

    /*arg_start指命令行参数起始地址，arg_end指命令行参数的最后地址，env_start指环境变
              量的起始地址，env_end指环境变量的最后地址*/
    unsigned long    arg_start, arg_end, env_start, env_end;
    unsigned long    saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; //开始执行ELF程序时使用
    struct mm_rss_stat rss_stat;
    struct linux_binfmt *binfmt;
    cpumask_var_t cpu_vm_mask_var;
    mm_context_t context;                           //特定于体系结构的MM上下文
    unsigned long flags;                            //必须使用原子操作访问
    struct core_state *core_state;                 //存储器内容更新支持
#ifdef CONFIG_AIO
   spinlock_t                        ioctx_lock;
   struct kioctx_table __rcu *ioctx_table;
   #endif
   #ifdef CONFIG_MEMCG
   struct task_struct __rcu *owner;
   #endif
   /* 存储符号链接/proc/<pid>/exe指向的文件*/
   struct file *exe_file;
   #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
   struct mmu_notifier_mm *mmu_notifier_mm;
   #endif
   #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && ! USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
   pgtable_t pmd_huge_pte; //被page_table_lock锁保护
   #endif
   #ifdef CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK
   struct cpumask cpumask_allocation;
   #endif
   #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
   /* numa_next_scan是下一次扫描标记，它被PTEs中的pte_numa所标记 */
   unsigned long numa_next_scan;
   /* 扫描和设置pte_numa的重启点*/
   unsigned long numa_scan_offset;
   /* numa_scan_seq阻止两个线程设置pte_numa */
   int numa_scan_seq;
   #endif
   #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) || defined(CONFIG_COMPACTION)
   /*
       * 一个带有批量TLB刷新操作正在运行的情况。
       * 当移动PROT_NONE或PROT_NUMA映射页时，任意的能够移动存储处理的事项都需要刷新
       */
   bool tlb_flush_pending;
   #endif
   struct uprobes_state uprobes_state;
   #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MPX
   void __user *bd_addr; //地址范围目录
   #endif
   };

get_task_mm实例解析

编写测试文件：get_task_mm.c

头文件引用：

#include <linux/module.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pid.h>
#include <linux/mm_types.h>
MODULE_LICENSE("GPL");

模块加载函数定义：

static int __init get_task_mm_init(void)
{
    printk("into get_task_mm_init.\n");
    struct pid * kpid=find_get_pid(current->pid);           //获取当前进程的描述符信息
    struct task_struct * task=pid_task(kpid, PIDTYPE_PID); //获取进程的任务描述符信息
    struct mm_struct * mm_task=get_task_mm(task);           //获取任务的内存描述符

    /*显示mm_task字段mm_users和字段mm_count的值*/
    printk("the mm_users of the mm_struct is:%d\n", mm_task->mm_users);
    printk("the mm_count of the mm_struct is:%d\n", mm_task->mm_count);

    /*显示与此mm_task相关进程的父进程的TGID和PID号*/
    printk("the tgid of the mm_strcut is:%d\n", mm_task->owner->tgid);
    printk("the pid of the mm_struct is:%d\n", mm_task->owner->pid);
    printk("the current PID is:%d\n", current->pid);         //显示当前进程的PID号
    printk("out get_task_mm_init.\n");
    return 0;
}

模块退出函数定义：

static void __exit get_task_mm_exit(void)
{
    printk("Goodbye get_task_mm\n");
}

模块载、退出函数调用：

module_init(get_task_mm_init);
module_exit(get_task_mm_exit);

实例运行结果及分析：

首先编译模块，执行命令insmod get_task_mm.ko插入模块，然后执行命令dmesg -c查看内核输出信息，会出现如图所示的结果。

Linux内核API get_task_mm

结果分析：

由上图可以看出函数get_task_mm( )能够获得当前进程的信息，在当前进程的内存信息中其父进程的进程号和组进程号都是13384，与显示的当前进程号13384相同，说明函数get_task_mm( )能够成功获取相应进程的内存信息，其中字段mm_users的值是2，代表当前任务的内存空间的用户数量，字段mm_count的值为1，代表此任务的内存空间被引用的次数。