linux內核堆棧

❶ linux內核中用戶空間棧和內核棧的區別

您好，很高興為您解答。

1.進程的堆棧

內核在創建進程的時候，在創建task_struct的同事，會為進程創建相應的堆棧。每個進程會有兩個棧，一個用戶棧，存在於用戶空間，一個內核棧，存在於內核空間。當進程在用戶空間運行時，cpu堆棧指針寄存器裡面的內容是用戶堆棧地址，使用用戶棧；當進程在內核空間時，cpu堆棧指針寄存器裡面的內容是內核棧空間地址，使用內核棧。

2.進程用戶棧和內核棧的切換

當進程因為中斷或者系統調用而陷入內核態之行時，進程所使用的堆棧也要從用戶棧轉到內核棧。

進程陷入內核態後，先把用戶態堆棧的地址保存在內核棧之中，然後設置堆棧指針寄存器的內容為內核棧的地址，這樣就完成了用戶棧向內核棧的轉換；當進程從內核態恢復到用戶態之行時，在內核態之行的最後將保存在內核棧裡面的用戶棧的地址恢復到堆棧指針寄存器即可。這樣就實現了內核棧和用戶棧的互轉。

那麼，我們知道從內核轉到用戶態時用戶棧的地址是在陷入內核的時候保存在內核棧裡面的，但是在陷入內核的時候，我們是如何知道內核棧的地址的呢？

關鍵在進程從用戶態轉到內核態的時候，進程的內核棧總是空的。這是因為，當進程在用戶態運行時，使用的是用戶棧，當進程陷入到內核態時，內核棧保存進程在內核態運行的相關信心，但是一旦進程返回到用戶態後，內核棧中保存的信息無效，會全部恢復，因此每次進程從用戶態陷入內核的時候得到的內核棧都是空的。所以在進程陷入內核的時候，直接把內核棧的棧頂地址給堆棧指針寄存器就可以了。

3.內核棧的實現

內核棧在kernel-2.4和kernel-2.6裡面的實現方式是不一樣的。

在kernel-2.4內核裡面，內核棧的實現是：

Uniontask_union{
Structtask_structtask;
Unsignedlongstack[INIT_STACK_SIZE/sizeof(long)];
};

其中，INIT_STACK_SIZE的大小隻能是8K。

內核為每個進程分配task_struct結構體的時候，實際上分配兩個連續的物理頁面，底部用作task_struct結構體，結構上面的用作堆棧。使用current()宏能夠訪問當前正在運行的進程描述符。

注意：這個時候task_struct結構是在內核棧裡面的，內核棧的實際能用大小大概有7K。

內核棧在kernel-2.6裡面的實現是（kernel-2.6.32）：

Unionthread_union{
Structthread_infothread_info；
Unsignedlongstack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
};

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

當內核棧為8K時，Thread_info在這塊內存的起始地址，內核棧從堆棧末端向下增長。所以此時，kernel-2.6中的current宏是需要更改的。要通過thread_info結構體中的task_struct域來獲得於thread_info相關聯的task。更詳細的參考相應的current宏的實現。

structthread_info{
structtask_struct*task；
structexec_domain*exec_domain；
__u32flags；
__u32status;
__u32cpu;
…..
};

注意：此時的task_struct結構體已經不在內核棧空間裡面了。

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希望我的回答對您有所幫助，望採納！

~ O(∩_∩)O~

❷ Linux內存堆棧段管理機制研究linux堆棧段

Linux內存管理機制研究
Linux內存管理機制包括堆棧段管理，在內存空間運行程序或處理數據時，堆棧段管理為Linux及其應用程序提供了很大的方便。本文將重點介紹 Linux 內存管理機制下的堆棧段管理系統。
Linux 內存管理機制下的堆棧段管理機制，是 Linux 操作系統對內存空間進行管理的一種演算法。它通過將內存空間劃分為不同的段，而這些段又有不同的屬性和用途，實現對內存空間的更加高效管理。
堆棧段管理機制下，內存空間將分為堆、棧和數據段，其中數據段用於存儲數據，堆用於動態內存分配，棧用於存放函數調用的參數和局部變數。
實際的內存分配採用分段存取技術，其實現機制如下：
1.將每一段分配一段編號，同時為每個段設定一個基地址，不同段之間有一個偏移量，以表示不同段之間的位置關系;
2.給每一段設置一個長度，用於存儲數據或代碼，其中堆和棧的長度在運行時是可以變的，數據段的長度在程序編譯完畢後是固定的;
3.為每一段分配允許的訪問許可權，段中可以有一個或多個位元組的數據，可以讀取數據的許可權也可以寫數據的許可權，而數據段則可以設置允許讀入及寫出的許可權。
段管理機制下，每個段中可以有允許多個地址，這些地址形成一個大地址空間，Linux 將它抽象成虛擬地址空間，用戶程序只需要管理虛擬地址，而不需要在意其內存的實際地址，從而減少了程序員的工作量，提高了程序開發的效率，這也是Linux 內存管理服務下程序編寫效率之所在。
總之，Linux 內存管理機制中的堆棧段管理，可以有效管理內存空間，保證程序運行及數據處理的高效安全。綜上所述，Linux 內存管理機制下的堆棧段管理是 Linux 操作系統實現內存空間高效管理的不可或缺的一環，其重要性不容忽視。

❸ linux中斷處理程序使用的堆棧是內核的堆棧嗎，在哪裡

當然是，進程生成時，會被分配一個task_struct 結構（常說的進程式控制制塊），2.4內核中，在task_struct 結構體上面的7KB空間就是。加上task_struct結構本身(1KB)，進程內核棧共8KB(兩個頁面 )，不會動態擴展,所以非常有限（你會見到內核代碼用"大塊"內存都會kmalloc申請的，就是這個原因）。2.6內核的沒注意，不知一樣否。詳見：《Linux內核源代碼情景分析(上)》267頁。
為什麼會在內核的原因是CPU的保護機制，中斷處理需要更高的許可權（可能執行硬體相關的操作），故要在0級，不會在用戶區的。