Question

现在我正在阅读Robert Love撰写的“Linux内核开发3D版”一书。在那里他写了关于thread_info结构，其中包含指向task_struct结构的指针，据我所知，它位于进程内核堆栈的底部或顶部（取决于体系结构）。直到最近我才熟悉Linux内核API，并且我不知道current（）方法的存在。本书的摘录与current（）方法的实际工作方式有关：

在x86上，通过屏蔽堆栈的13个最低有效位来计算电流获取thread_info结构的指针。这是由 current_thread_info（）函数。程序集如下所示： movl $ -8192，％eax andl％esp，％eax 这假设堆栈大小为8KB。当启用4KB堆栈时，使用4096 代替8192。

我的问题是：

据我所知，如果我们将十进制值表示为一组位，那么集合中只有一个最低有效位，不是吗？
什么是神奇的数字13？

对于将阅读此主题的人，我所提出的问题可以得出结论，即作者不能正确理解内存分配和管理的过程。好吧，这可能是正确的，因为在我看来，我可以将为堆栈分配的内存表示为带满位（或字节）。所有这些字节都可以通过特定的存储器地址访问，表示为一些十进制值。堆栈的原点是最低的内存地址，堆栈的fin是内存地址的最高值。但是，我们如何才能获得指向位于堆栈末端的thread_info结构的指针，只需通过屏蔽13个位于堆栈指针的ARBITRARY的最低有效位（如果我理解正确的话，我们屏蔽掉了堆栈指针ADDRESS表示为十进制值。）

Answer 1

每个进程只获得8192个字节的内核堆栈，与8192字节边界对齐，因此每当堆栈指针被push或pop更改时，低13位是唯一改变的部分。 2 ** 13 == 8192。

Answer 2

内核堆栈顶部包含一个特殊结构 - thread_info：

 26 struct thread_info {
 27         struct task_struct      *task;          /* main task structure */
 28         struct exec_domain      *exec_domain;   /* execution domain */
 29         __u32                   flags;          /* low level flags */
 30         __u32                   status;         /* thread synchronous flags */
 31         __u32                   cpu;            /* current CPU */
 32         int                     preempt_count;  /* 0 => preemptable,
 33                                                    <0 => BUG */
 34         mm_segment_t            addr_limit;
 35         struct restart_block    restart_block;
 36         void __user             *sysenter_return;
 37 #ifdef CONFIG_X86_32
 38         unsigned long           previous_esp;   /* ESP of the previous stack in
 39                                                    case of nested (IRQ) stacks
 40                                                 */
 41         __u8                    supervisor_stack[0];
 42 #endif
 43         unsigned int            sig_on_uaccess_error:1;
 44         unsigned int            uaccess_err:1;  /* uaccess failed */
 45 };

因此，要获得task_struct，您需要从ASM代码中获取thread_info GET_THREAD_INFO指针：

183 /* how to get the thread information struct from ASM */
184 #define GET_THREAD_INFO(reg)     \
185         movl $-THREAD_SIZE, reg; \
186         andl %esp, reg

...或来自C代码的current_thread_info：

174 /* how to get the thread information struct from C */
175 static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
176 {
177         return (struct thread_info *)
178                 (current_stack_pointer & ~(THREAD_SIZE - 1));
179 }

请注意，对于x86_32和x86_64，THREAD_SIZE定义为(PAGE_SIZE << THREAD_SIZE_ORDER)且THREAD_SIZE_ORDER等于1，因此THREAD_SIZE结果为8192（2 ^ 13或1 <＆lt; 13）

Answer 3

但是，我们如何才能通过屏蔽出位于堆栈指针的ARBITRARY的13个最低有效位来获取指向位于堆栈末端的thread_info结构的指针

请注意，底部和极限（顶部）地址（假设自下而上的堆栈，地址位于底部）必须是堆栈大小的倍数。例如，如果堆栈大小为8192（= 2 ^ 13），则底部和限制地址的13个最低有效位必须全为0。从某种意义上说，最低有效13位是非仲裁的，它给出了底部地址和极限地址之间的偏移量，它们都以13 0结尾。因此，屏蔽最不重要的13位会给出限制地址的地址，这是thread_info结构所在的位置。

Answer 4

我的2位：注意'current'的实现依赖于arch。到目前为止的答案都集中在x86上;获取thread_info的各种方法以及task_struct都被Linux OS上的其他arch使用。

例如，显然PPC使用寄存器（它的RISC，请记住，有大量的GPR）来存储当前的值 - 使其成为硬件上下文的一部分！这将非常快。

现代x86端口（我查看4.1.0内核源代码）使用per-cpu数据以快速无锁的方式实现电流。等等...

了解从进程内核堆栈获取task_struct指针

4 个答案: