linux内核栈，内核同步，用户空间线程同步

在论坛上浏览到一个帖子，是说内核栈的问题的，一时却感到有点陌生了，下面总结一下
http://topic.csdn.net/u/20121101/10/86479004-2f2c-491c-bc43-03cc0e087588.html?69419

1.内核栈

1.每当创建一个进程(主线程)，用户线程，内核线程时，内核都会给这个进程或线程动态创建一个内核栈，在内核空间，换存在cache中。内核栈里有个thread_info指针，指向task_struct结构体（cpu根据这个来调度，所以可以实现调度的基本单位是线程）。
2.进程用户栈：创建一个用户进程(主线程)时，需要创建一个mm_struct，使其task_struct中的mm指针指向此mm_struct
3.用户线程和其他线程共享用户栈“：创建一个用户线程时，使其task_struct中的mm指针指向一个已存在的mm_struct。这些线程共用一个进程地址空间。
4.内核线程没有用户栈：创建一个内核线程时，使其task_struct中的mm指针为空。

5.对于进程地址空间，用户栈存放局部变量等东东，数据段.data存放全局变量和static变量(static局部变量)
6.对于内核地址空间（0xc000 0000以上的），其是不是也分为数据段代码段呢？是不是数据段也存放着内核的全局变量和statci变量呢？
有一点可以知道，内核空间有n多个内核栈，有多少线程就有多少内核栈，但每个栈都很小（不像进程空间的用户栈，一个进程只有一个用户栈，但很大）

7.从用户态进入内核是什么意思？
先看 进程上下文 中断上下文 / 用户空间 内核空间
比如一个进程在他的地址空间(0xc000 0000 以下)里面玩的好好的，突然要调用一个函数(系统调用)，而这个函数位于地址0xc666 6666(整个内核地址空间即0xc000 0000以上有什么函数和符号，其地址可以理解为都是已经确定好的)，于是就要跑到0xc666 6666地址去执行，此时算是进入内核态了。在执行0xc666 6666这个函数时，函数里面的局部变量需要保存在这个进程的对应的内核栈里面，内核栈<8KB，不要使用过大的变量(如大的数组)，否则溢出死机。


驱动里的全局变量，局部变量，static局部变量放在哪里了？
这些变量可以被不同的应用程序共享吗？
如下：

/********************************base.c**************/    #include <linux/miscdevice.h>  #include <linux/delay.h>  #include <asm/irq.h>  #include <linux/kernel.h>  #include <linux/module.h>  #include <linux/init.h>  #include <linux/mm.h>  #include <linux/fs.h>  #include <linux/types.h>  #include <linux/time.h>    #include <linux/timer.h>   #include <linux/moduleparam.h>  #include <linux/slab.h>  #include <linux/errno.h>  #include <linux/ioctl.h>  #include <linux/cdev.h>  #include <linux/string.h>  #include <linux/list.h>  #include <linux/gpio.h>  #include <asm/uaccess.h>  #include <asm/atomic.h>  #include <asm/unistd.h>  #define DEBUG  #ifdef DEBUG    #define DBG(...) printk(" DBG(%s, %s(), %d): ", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); printk(__VA_ARGS__)    #else    #define DBG(...)    #endif    #define DEVICE_NAME "misc_test_dev"  int ret;#define NUM_BYTES 32int a=1;ssize_t misc_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count,  loff_t *f_pos)  {   return 0; //return the bytes quantity have copied}  ssize_t misc_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count,  loff_t *f_pos)  {  char *kbuf=kmalloc(1,GFP_KERNEL);*kbuf++;printk("*kbuf=%d,kbuf=0x%x\n",*kbuf,kbuf);int b=2;b++;printk("b=%d,&b=0x%x\n",b,&b);static int c=2;c++;printk("c=%d,&c=0x%x\n",c,&c);a++;printk("a=%d,&a=0x%x\n",a,&a); return count ;  //return the bytes quantity have copied}  static int misc_release(struct inode *inode, struct file *filp)  {DBG("release \n");   return 0;  }  static int misc_open(struct inode *inode, struct file *filp)  {     DBG("open \n");  return 0;  }  static struct file_operations dev_fops = {  .owner  =   THIS_MODULE,  .open   =   misc_open,  .read   =   misc_read,  .write  =   misc_write,  .release=   misc_release,  };  static struct miscdevice misc = {  .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,  .name = DEVICE_NAME,  .fops = &dev_fops,  };  static int __init dev_init(void)  {  int ret;  ret = misc_register(&misc);  DBG (DEVICE_NAME"\tinit\n");  return ret;  }  static void __exit dev_exit(void)  {  DBG (DEVICE_NAME"\texit\n");  misc_deregister(&misc);  }  module_init(dev_init);  module_exit(dev_exit);  MODULE_LICENSE("GPL");  MODULE_AUTHOR("Song.");  

/********************************readtest.c**************/  #include <stdio.h>  #include <unistd.h>  #include <stdlib.h>  #include <sys/types.h>  #include <sys/stat.h>  #include <sys/ioctl.h>  #include <fcntl.h>  #include <linux/fs.h>  #include <errno.h>  #include <string.h>  #define DEBUG#ifdef DEBUG  #define DBG(...) fprintf(stderr, " DBG(%s, %s(), %d): ", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); fprintf(stderr, __VA_ARGS__)  #else  #define DBG(...)  #endif  #define NUM_BYTES 32int main(int argc,char* argv[])  {     int fd = open(argv[1], 0);  if (fd < 0) {      perror("open file ");      return 1;  }  char buf;    int len = read(fd, &buf, 1); pause();close(fd);  }  

在tiny6410上测试：

[root@FriendlyARM /]# insmod base.ko  DBG(/work/linux/test/base.c, dev_init(), 98): misc_test_dev    init[root@FriendlyARM /]# lsmod base 1861 0 - Live 0xbf024000//模块所在地址fa_cpu_pfn 715 0 - Live 0xbf000000 (P)[root@FriendlyARM /]# [root@FriendlyARM /]# ./readtest /dev/misc_test_dev  DBG(/work/linux/test/base.c, misc_open(), 75): open *kbuf=70,kbuf=0xcd654901b=3,&b=0xcd439f4cc=3,&c=0xbf0242aca=2,&a=0xbf0242b0^C DBG(/work/linux/test/base.c, misc_release(), 69): release [root@FriendlyARM /]# //ctrl+c断掉,然后再次执行一次[root@FriendlyARM /]# ./readtest /dev/misc_test_dev  DBG(/work/linux/test/base.c, misc_open(), 75): open *kbuf=76,kbuf=0xcd6546a1b=3,&b=0xcd439f4cc=4,&c=0xbf0242ac a=3,&a=0xbf0242b0 ^C DBG(/work/linux/test/base.c, misc_release(), 69): release [root@FriendlyARM /]# 

从上面的例子可以看出
kbuf的地址每次都不一样，可能位于内核的某个slab空间里面（不单独为某个进程所有）
局部变量b位于进程的内核栈里面，0xcd439f4c，每个进程都有独立的b

static 局部变量c变成4说明可以被共享不随着进程的消失而销毁，c应该不是保存在进程的内核栈里面，因为进程内核栈随着进程的消失会销毁
全部变量a变成3说明可以被共享，a也应该不是保存在进程的内核栈里面，
那么a和c保存在哪里呢？
a和c的地址位于0xc000 0000 以下，，内核里的全局变量怎么跑到用户空间了？
看一下模块加载到的地址0xbf024000，也是0xc000 0000以下，和a，c的地址很接近，似乎有点关系
待续

51的局部变量和全局变量：
cpu arch之risc, cisc ,von-neumann,harvard ,modified harvard

2.用户空间同步

http://blog.csdn.net/zzran/article/details/8830213

#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<pthread.h>#define DEBUG#ifdef DEBUG#define DBG(...)  printf("%s(),%d:", __FUNCTION__,__LINE__); printf(__VA_ARGS__)#else#define DBG(...)  #endifpthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t  cond  = PTHREAD_COND_INITIALIZER;int count = 0;void *decrement(void *arg) {    DBG("count=%d\n",count);    pthread_mutex_lock(&mutex);    DBG("count=%d\n",count);    if (count == 0)        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);    count--;    DBG("count=%d.\n",count);    pthread_mutex_unlock(&mutex);DBG("count=%d.\n",count);    return NULL;}void *increment(void *arg) {    DBG("count=%d\n",count);    pthread_mutex_lock(&mutex);    DBG("count=%d\n",count);    count++;    DBG("count=%d\n",count);    if (count != 0)        pthread_cond_signal(&cond);    DBG("count=%d\n",count);    pthread_mutex_unlock(&mutex);DBG("count=%d\n",count);    return NULL;}int main(int argc, char *argv[]) {    pthread_t tid_in, tid_de;    pthread_create(&tid_de, NULL, (void*)decrement, NULL);    sleep(2);    pthread_create(&tid_in, NULL, (void*)increment, NULL);    sleep(5);    pthread_join(tid_de, NULL);    pthread_join(tid_in, NULL);    pthread_mutex_destroy(&mutex);    pthread_cond_destroy(&cond);    return 0;}

 等待线程：

     pthread_cond_wait前使用pthread_mutex_lock先加锁

     pthread_cond_wait内部会解锁，然后等待条件变量被其它线程激活
     pthread_cond_wait被激活后会再自动加锁

     pthread_cond_wait返回之后需要使用pthread_mutex_unlock释放锁
激活线程：
     pthread_cond_signal前使用pthread_mutex_lock加锁（和等待线程用同一个锁）
     pthread_cond_signal发送信号
     pthread_cond_signal返回之后需要使用pthread_mutex_unlock释放锁