Linux内核进程管理子系统有什么第六十二回 —— 进程主结构详解（58）

接前一篇文章：Linux内核进程管理子系统有什么第六十一回 —— 进程主结构详解（57）

本文内容参考：

Linux内核进程管理专题报告_linux rseq-CSDN博客

《趣谈Linux操作系统 核心原理篇：第三部分 进程管理》—— 刘超

《图解Linux内核 基于6.x》 —— 姜亚华 机械工业出版社

https://zhuanlan.zhihu.com/p/296750228

特此致谢！

进程管理核心结构 —— task_struct

11. stack和thread_info

一目了然，包括以下两个：

#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/** For reasons of header soup (see current_thread_info()), this* must be the first element of task_struct.*/struct thread_info		thread_info;
#endif
……void				*stack;

这两个字段的描述如下：

union thread_union

上一回讲到了Linux内核代码中一个十分重要的union，其将thread_info和stack放在一起，共用一段内存。这个union就是union thread_union，它在include/linux/sched.h中定义，如下：

union thread_union {
#ifndef CONFIG_ARCH_TASK_STRUCT_ON_STACKstruct task_struct task;
#endif
#ifndef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASKstruct thread_info thread_info;
#endifunsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
};

实际上在更新版本（linux-6.x版本）内核中，已经不光是thread_info和stack了，还有struct task_struct task，也作为同一内存的共用体。

在更早版本（linux-4.x版本）内核中，union thread_union的定义如下：

union thread_union {
#ifndef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASKstruct thread_info thread_info;
#endifunsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
};

可见，在更新版Linux内核中，控制得更为精细。

根据宏“CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK”定义与否，thread_info、内核栈、task_struct三者在内核中存在以下两种不同关联：

1）thread_info结构在进程内核栈中

即当“CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK = N”时，thread_info和栈stack在一个共用体thread_union内（走的是union thread_union），共享一块内存，即thread_info在栈所在物理页框上。

进程描述符task_struct中的成员“void *stack”指向内核栈。前文书（https://phmatthaus.blog.csdn.net/article/details/151838340?spm=1011.2415.3001.5331）曾经讲过，在某些体系结构中，struct thread_info结构体有成员“struct task_struct *task”指向进程描述符task_struct，而x86、ARM中则没有。

实际上早期内核3.X版本中，x86、ARM下的thread_info 里也有task_struct的指针，后续版本被删除，具体原因到后面介绍“current”宏时再详细介绍。

三者关系可以描述如下：

如上图所示，由于thread_info和stack是共用体，thread_info的地址就是栈所在页框的基地址。因此当我们获得当前进程内核栈的sp寄存器存储的地址时，根据THREAD_SIZE对齐就可以获取thread_info结构的基地址。

2）thread_info 结构在进程描述符中（task_struct）

即当“CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK = Y”时，thread_info就是struct task_struct的第一个成员（走的是struct task_struct）。

#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/** For reasons of header soup (see current_thread_info()), this* must be the first element of task_struct.*/struct thread_info		thread_info;
#endif
……void				*stack;

union thread_union 中只有栈，即栈和thread_info 结构不再共享一块内存。

union thread_union {
#ifndef CONFIG_ARCH_TASK_STRUCT_ON_STACKstruct task_struct task;
#endif
#ifndef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASKstruct thread_info thread_info;
#endifunsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
};

task.stack依旧存在。三者关系可描述为：

注意：

进程描述符中的task_struct.stack指针，是指向栈区域内存基地址，即thread_union.stack数组基地址，既不是栈顶也不是栈底，栈顶存在寄存器rsp中，栈底是task_struct.stack+THREAD_SIZE，代码中引用时需要注意。

至此，struct task_struct中stack和thread_info就讲解完了。struct task_struct中更多成员的解析请看下回。