内核 current宏解析

Technorati 标签: current thread_info

     在内核中，可以通过current宏来获得当前执行进程的task_struct指针。现在来简要分析以下：

     最原始的定义如下：

   #define current get_current()

   #define get_current() (current_thread_info()->task)
   可以看出，current调用了 current_thread_info函数，此函数的内核路径为： arch/arm/include/asm/thread_info.h，内核版本为2.6.32.65

    static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
   {
        register unsigned long sp asm ("sp");
        return (struct thread_info *)(sp & ~(THREAD_SIZE - 1));
   }

   其中 thread_info结构体如下：

struct thread_info {
	unsigned long		flags;		/* low level flags */
	int			preempt_count;	/* 0 => preemptable, <0 => bug */
	mm_segment_t		addr_limit;	/* address limit */
	struct task_struct	*task;		/* main task structure */
	struct exec_domain	*exec_domain;	/* execution domain */
	__u32			cpu;		/* cpu */
	__u32			cpu_domain;	/* cpu domain */
	struct cpu_context_save	cpu_context;	/* cpu context */
	__u32			syscall;	/* syscall number */
	__u8			used_cp[16];	/* thread used copro */
	unsigned long		tp_value;
	struct crunch_state	crunchstate;
	union fp_state		fpstate __attribute__((aligned(8)));
	union vfp_state		vfpstate;
#ifdef CONFIG_ARM_THUMBEE
	unsigned long		thumbee_state;	/* ThumbEE Handler Base register */
#endif
	struct restart_block	restart_block;
};

    当内核线程执行到此处时，其SP堆栈指针指向调用进程所对应的内核线程的栈顶。通过 sp & ~(THREAD_SIZE-1)向上对齐，达到栈底部。如下图所示

    

     将结果强制类型转换为thread_info类型，此类型中有一个成员为task_struct，它就是 当前正在运行进程的 task_struct指针。

  

备注：

    在内核中，进程的task_struct是由slab分配器来分配的，slab分配器的优点是对象复用和缓存着色。

    联合体：

    #define THREAD_SIZE        8192       //内核线程栈 可以通过内核配置成4K 或者 8K ，此处是8K   。在X86体系结构上，32位的内核栈为8K，64位的为16K。

    union thread_union {
    struct thread_info thread_info;                            // sizeof(thread_info) =
    unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];     //stack 大小为 8K，union联合体的地址是严格按照小端排布的，因此，内核栈的低位地址是thread_info结构体。 
    };

    整个8K的空间，顶部供进程堆栈使用，最下部为thread_info。从用户态切换到内核态时，进程的内核栈还是空的，所以sp寄存器指向栈顶，一旦有数据写入，sp的值就会递减，内核栈按需扩展，理论上最大可扩展到 【8192- sizeof(thread_info) 】大小，考虑到函数的现场保护，往往不会有这么大的栈空间。内核在代表进程执行时和所有的中断服务程序执行时，共享8K的内核栈。