linux内核堆栈

在内核2.4中堆栈是这么定义的：

union task_union {

struct task_struct task;

unsigned long stack[INIT_TASK_SIZE/sizeof(long)];

};

而INIT_TASK_SIZE只能是8K。

内核为每个进程分配一个task_struct结构时，实际上分配两个连续的物理页面(8192字节)，如图所示。底部用作task_struct结构(大小约为1K字节)，结构的上面用作内核堆栈(大小约为7K字节)。访问进程自身的task_struct结构，使用宏操作current, 在2.4中定义如下：

#define current get_current()

static inline struct task_struct * get_current(void)

{

struct task_struct *current;

__asm__("andl %%esp,%0; ":"=r" (current) : "" (~8191UL));

return current;

}

~8191UL表示最低13位为0, 其余位全为1。 %esp指向内核堆栈中，当屏蔽掉%esp的最低13后，就得到这个”两个连续的物理页面”的开头，而这个开

头正好是task_struct的开始，从而得到了指向task_struct的指针。

在内核2.6中堆栈这么定义：

union thread_union {

struct thread_info thread_info;

unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];

};

根据内核的配置，THREAD_SIZE既可以是4K字节(1个页面)也可以是8K字节(2个页面)。thread_info是52个字节长。

下图是当设为8KB时候的内核堆栈：Thread_info在这个内存区的开始处，内核堆栈从末端向下增长。进程描述符不是在这个内存区中，而分别通过task与thread_info指针使thread_info与进程描述符互联。所以获得当前进程描述符的current定义如下:

#define current get_current()

static inline struct task_struct * get_current(void)

{

return current_thread_info()->task;

}

static inline struct thread_info *current_thread_info(void)

{

struct thread_info *ti;

__asm__("andl %%esp,%0; ":"=r" (ti) : "" (~(THREAD_SIZE - 1)));

return ti;

}

根据THREAD_SIZE大小，分别屏蔽掉内核栈的12-bit LSB(4K)或13-bit LSB(8K)，从而获得内核栈的起始位置。

struct thread_info {

struct task_struct *task; /* main task structure */

struct exec_domain *exec_domain; /* execution domain */

unsigned long flags; /* low level flags */

unsigned long status; /* thread-synchronous flags */

... ..

}

fork系统调用中调用dup_task_struct,其执行：

1，执行alloc_task_struct宏，为新进程获取进程描述符，并将描述符放在局部变量tsk中。

2，执行alloc_thread_info宏以获取一块空闲的内存区，用以存放新进程的thread_info结构和内核栈，并将这块内存区字段的地址放在局部变量ti中（8K 或 4K, 可配置）。

3，将current进程描述符的内容复制到tsk所指向的task_struct结构中，然后把tsk->thread_info置为ti。

4，把current进程的thread_info描述符的内容复制到ti中，然后把ti->task置为tsk。

5，返回新进程的描述符指针tsk。

static struct task_struct *dup_task_struct(struct task_struct *orig)

{

struct task_struct *tsk;

struct thread_info *ti;

prepare_to_copy(orig);

tsk = alloc_task_struct();

if(!tsk)

return NULL;

ti = alloc_thread_info(tsk);

if(!ti){

free_task_struct(tsk);

return NULL;

}

*tsk =*orig;

tsk->thread_info = ti;

setup_thread_stack(tsk, orig);

…..

}

#define alloc_task_struct() kmem_cache_alloc(task_struct_cachep, GFP_KERNEL)

#define alloc_thread_info(tsk) \

((struct thread_info *)

__get_free_pages(GFP_KERNEL,THREAD_ORDER))

#endif