用户栈、内核栈

基于线程的用户栈与内核栈：

内核在创建每个线程时，都会创建两个栈，一个用户栈，存在于用户空间；一个内核栈，存在于内核空间。

当线程在用户空间运行时，cpu栈指针寄存器内容保存用户栈空间地址，使用用户栈；当线程在内核空间运行时，cpu栈指针寄存器保存内核栈空间地址，使用内核栈。

当线程因为中断或者系统调用而陷入内核态运行时，线程所使用的栈也要从用户栈切换到内核栈。

线程从用户态进入内核态后，需要先把用户态栈空间地址保存在内核栈中，然后设置栈指针寄存器内容为内核栈空间地址，这样就完成了用户栈向内核栈的转换；当线程从内核态恢复到用户态时，在内核态运行结束时，将保存在内核栈中的用户栈空间地址恢复到栈指针寄存器即可。这样就实现了内核栈和用户栈的互转。

线程每次从用户态陷入内核态时，该线程的内核栈都是空的。所以在进程陷入内核态的时候，直接把内核栈的栈顶地址给栈指针寄存器就可以了。

 

内核栈的实现：

内核栈在kernel-2.4和kernel-2.6里面的实现方式是不一样的。

 在kernel-2.4内核里面，内核栈的实现是：

 Union task_union {

       Struct task_struct task;

       Unsigned long stack[INIT_STACK_SIZE/sizeof(long)];

 };

 其中，INIT_STACK_SIZE的大小只能是8K。

内核为每个进程分配task_struct结构体的时候，实际上分配两个连续的物理页面，结构体底部用作task_struct结构体，结构体顶部用作内核栈。

 注意：这个时候task_struct结构是在内核栈里面的，内核栈的实际能用大小大概有7K。

 

内核栈在kernel-2.6里面的实现是（kernel-2.6.32）：

 Union thread_union {

       Struct thread_info thread_info；

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

 };

 其中THREAD_SIZE的大小可以是4K，也可以是8K，thread_info占52bytes。

当内核栈为8K时，Thread_info在这块内存的起始地址，内核栈从申请内存的最大地址开始。所以此时，kernel-2.6中的current宏是需要更改的。要通过thread_info结构体中的task_struct域来获得于thread_info相关联的task。

 struct thread_info {

       struct task_struct *task；

       struct exec_domain *exec_domain；

       __u32 flags；

       __u32 status;

       __u32 cpu;

       …  ..

 };

 注意：此时的task_struct结构体已经不在内核栈空间里面了。