Linux kernel Process Management 1——Conparison and Contrast between linux 2.4 VS linux 2.6 in process kernel stack layout

本文详细介绍了Linux内核2.4及2.6版本中进程内核堆栈的定义与实现方式，包括task_struct和thread_info结构体的作用，以及如何通过宏current获取当前进程描述符。

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对于进程内核堆栈排部分析，转一篇不错的文章：

在内核2.4中堆栈这么定义的：

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2个连续的物理页面，如上图。底部用作task_struct结构（大小约1k字节），结构的上面用作内核堆栈（大小约7k）。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 */
      ... ..
}

参考：
1.      http://hi.baidu.com/zqfazqq/blog/item/12db349980343b0b6f068c5d.html
2.       Linux 内核源代码情景分析 ( 上册 , Page267)
3.       深入理解 Linux 内核 ( 第 3 版 , Page90, Page164)