Linux内核栈结构浅析

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_codeunsigned 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