Linux内核栈结构浅析

2019-07-14 10:03发布

kernel模块代码

创建一个进程的时候,都会由系统分配一个PCB,当进程结束的时候系统又会去回收这个PCB。在Linux中,这个PCB在哪里呢? 首先我们来看下内核栈的结构: X86 Linux内核栈定义如下
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];
};
由这个结构可以看出,这个结构占了8KB。并且这个8KB的结构体就是进程的内核栈,其中task_struct就是PCB表。 在进一步说,这个task_union就在task数组里面(由上图可见)
我们在来看看这个task_struct结构: struct task_struct { long state //任务的运行状态(-1 不可运行,0 可运行(就绪),>0 已停止)。 long counter // 任务运行时间计数(递减)(滴答数),运行时间片。 long priority // 运行优先数。 任务开始运行时 counter=priority, 越大运行越长。 long signal // 信号。是位图,每个比特位代表一种信号,信号值=位偏移值+1。 struct sigaction sigaction[32] // 信号执行属性结构,对应信号将要执行的操作和标志信息。 long blocked // 进程信号屏蔽码(对应信号位图)。 int exit_code // 任务执行停止的退出码,其父进程会取。 // 代码段地址。 unsigned long start_code unsigned long end_code // 代码长度(字节数)。 unsigned long end_data // 代码长度 + 数据长度(字节数)。 unsigned long brk // 总长度(字节数)。 unsigned long start_stack // 堆栈段地址。 long pid // 进程标识号(进程号)。 long father // 父进程号。 long pgrp // 父进程组号。 long session // 会话号。 long leader // 会话首领。 unsigned short uid // 用户标识号(用户 id)。 unsigned short euid // 有效用户 id。 unsigned short suid // 保存的用户 id。 unsigned short gid // 组标识号(组 id)。 unsigned short egid // 有效组 id。 unsigned short sgid // 保存的组 id。 long alarm // 报警定时值(滴答数)。 long utime // 用户态运行时间(滴答数)。 long stime // 系统态运行时间(滴答数)。 long cutime // 子进程用户态运行时间。 long cstime // 子进程系统态运行时间。 long start_time // 进程开始运行时刻。 unsigned short used_math // 标志:是否使用了协处理器。 int tty // 进程使用 tty 的子设备号。-1 表示没有使用。 unsigned short umask // 文件创建属性屏蔽位。 struct m_inode * pwd // 当前工作目录 i 节点结构。 struct m_inode * root // 根目录 i 节点结构。 struct m_inode * executable // 执行文件 i 节点结构。 unsigned long close_on_exec // 执行时关闭文件句柄位图标志。(参见 include/fcntl.h) struct file * filp[NR_OPEN] // 文件结构指针表,最多 32 项。表项号即是文件描述符的值。 struct desc_struct ldt[3] // 任务局部描述符表。0-空,1-代码段 cs,2-数据和堆栈段 ds&ss。 struct tss_struct tss // 进程的任务状态段信息结构。 };
其中m_inode结构如下: struct m_inode { unsigned short i_mode; unsigned short i_uid; unsigned long i_size; unsigned long i_mtime; unsigned char i_gid; unsigned char i_nlinks; unsigned short i_zone[9]; /* these are in memory also */ struct task_struct * i_wait; unsigned long i_atime; unsigned long i_ctime; unsigned short i_dev; unsigned short i_num; unsigned short i_count; unsigned char i_lock; unsigned char i_dirt; unsigned char i_pipe; unsigned char i_mount; unsigned char i_seek; unsigned char i_update; };

gdt

除了task_union结构体之外,还有gdt全局变量描述符表。 gdt:主要存放操作系统和各任务公用的描述符,如公用的数据和代码段描述符、各任务的TSS描述符和LDT描述符。(TSS是任务状态段,存放各个任务私有运行状态信息描述符)LDT是局部描述符表,主要存放各个任务的私有描述符,如本任务的代码段描述符和数据段描述符等。(由上图可见)
并且这些具体的描述符和段都是在主内存区存放的,即是用户栈中。由此可见在内核栈中,只存放相关的地址索引