linux内核栈用户栈切换【转】

转自：http://www.kerneltravel.net/kernel-book/%E7%AC%AC%E5%9B%9B%E7%AB%A0%20%E8%BF%9B%E7%A8%8B%E6%8F%8F%E8%BF%B0/4.4.1.htm

4.4.1进程内核栈

每个进程都有自己的内核栈。当进程从用户态进入内核态时，CPU就自动地设置该进程的内核栈，也就是说，CPU从任务状态段TSS中装入内核栈指针esp（参见下一章的进程切换一节）。

X86内核栈的分布如图4.2所示：

 

 

 

 

 

 

         

            图4.2 内核栈的分布图

 

   在Intel系统中，栈起始于末端，并朝这个内存区开始的方向增长。从用户态刚切换到内核态以后，进程的内核栈总是空的，因此，esp寄存器直接指向这个内存区的顶端。 在图4.2中，从用户态切换到内核态后，esp寄存器包含的地址为0x018fc00。进程描述符存放在从0x015fa00开始的地址。只要把数据写进栈中，esp的值就递减。

 

在／include/linux/sched.h中定义了如下一个联合结构：

  

    union task_union {

       struct task_struct task;

       unsigned long stack[2408];

};

 

    从这个结构可以看出，内核栈占8kb的内存区。实际上，进程的task_struct结构所占的内存是由内核动态分配的，更确切地说，内核根本不给task_struct分配内存，而仅仅给内核栈分配8K的内存，并把其中的一部分给task_struct使用。

 

task_struct结构大约占1K字节左右，其具体数字与内核版本有关，因为不同的版本其域稍有不同。因此，内核栈的大小不能超过7K，否则，内核栈会覆盖task_struct结构，从而导致内核崩溃。不过，7K大小对内核栈已足够。

 

   把task_struct结构与内核栈放在一起具有以下好处：

·      内核可以方便而快速地找到这个结构，用伪代码描述如下：

task_struct = (struct task_struct *) STACK_POINTER & 0xffffe000

·      避免在创建进程时动态分配额外的内存

·      task_struct结构的起始地址总是开始于页大小（PAGE_SIZE）的边界。