linux内核堆栈

　　一：进程的堆栈

　　内核在创建进程的时候，在创建task_struct的同时会为进程创建相应的堆栈。每个进程会有两个栈，一个用户栈，存在于用户空间，一个内核栈，存 在于内核空间。当进程在用户空间运行时，cpu堆栈指针寄存器里面的内容是用户堆栈地址，使用用户栈；当进程在内核空间时，cpu堆栈指针寄存器里面的内 容是内核栈空间地址，使用内核栈。

　　内核为每个进程分配task_struct结构体的时候，实际上分配两个连续的物理页面，底部用作task_struct结构体，结构上面的用作堆栈。使用current()宏能够访问当前正在运行的进程描述符。

注意：这个时候task_struct结构是在内核栈里面的，内核栈的实际能用大小大概有7K。

　　当内核栈为8K时，Thread_info在这块内存的起始地址，内核栈从堆栈末端向下增长。所以此时，要通过thread_info结构体中的task_struct域来获得于thread_info相关联的task。更详细的参考相应的 current宏的实现；

　　下面是struct thread_info的定义：

 struct thread_info {
      unsigned long       flags;      /* low level flags */
      int         preempt_count;  /* 0 => preemptable, <0 => bug */
      mm_segment_t        addr_limit; /* address limit */
      struct task_struct  *task;      /* main task structure */
      struct exec_domain  *exec_domain;   /* execution domain */
      __u32           cpu;        /* cpu */
      __u32           cpu_domain; /* cpu domain */
      struct cpu_context_save cpu_context;    /* cpu context */
      __u32           syscall;    /* syscall number */
      __u8            used_cp[];    /* thread used copro */
      unsigned long       tp_value;
      struct crunch_state crunchstate;
      union fp_state      fpstate __attribute__((aligned()));
      union vfp_state     vfpstate;
  #ifdef CONFIG_ARM_THUMBEE
      unsigned long       thumbee_state;  /* ThumbEE Handler Base register */
  #endif
      struct restart_block    restart_block;
  };

通过上面定义我们可以看出在thread_info结构体中有指向task_struct 的指针task；在struct task_struct 结构体中包含着进程的相关信息，下面是相关参数说明；

(1) unsigned short used_math;

　　是否使用FPU。

　　(2) char comm[16];

　　进程正在运行的可执行文件的文件名。

　　(3) struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];

　　结 构rlimit用于资源管理，定义在linux/include/linux/resource.h中，成员共有两项:rlim_cur是资源的当前最大 数目;rlim_max是资源可有的最大数目。在i386环境中，受控资源共有RLIM_NLIMITS项，即10项，定义在 linux/include/asm/resource.h中，见下表:

　　(4) int errno;

　　最后一次出错的系统调用的错误号，0表示无错误。系统调用返回时，全程量也拥有该错误号。

　　(5) long debugreg[8];

　　保存INTEL CPU调试寄存器的值，在ptrace系统调用中使用。

　　(6) struct exec_domain *exec_domain;

　　Linux可以运行由80386平台其它UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序。关于此类程序与Linux程序差异的消息就由 exec_domain结构保存。

　　(7) unsigned long personality;

　　Linux 可以运行由80386平台其它UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序。 Personality进一步描述进程执行的程序属于何种UNIX平台的“个性”信息。通常有PER_Linux、PER_Linux_32BIT、 PER_Linux_EM86、PER_SVR3、PER_SCOSVR3、PER_WYSEV386、PER_ISCR4、PER_BSD、 PER_XENIX和PER_MASK等，参见include/linux/personality.h。

　　(8) struct linux_binfmt *binfmt;

　　指向进程所属的全局执行文件格式结构，共有a。out、script、elf和java等四种。结构定义在include/linux /binfmts.h中(core_dump、load_shlib(fd)、load_binary、use_count)。

　　(9) int exit_code，exit_signal;

　　引起进程退出的返回代码exit_code，引起错误的信号名exit_signal。

　　(10) int dumpable:1;

　　布尔量，表示出错时是否可以进行memory dump。

　　(11) int did_exec:1;

　　按POSIX要求设计的布尔量，区分进程是正在执行老程序代码，还是在执行execve装入的新代码。

　　(12) int tty_old_pgrp;

　　进程显示终端所在的组标识。

　　(13) struct tty_struct *tty;

　　指向进程所在的显示终端的信息。如果进程不需要显示终端，如0号进程，则该指针为空。结构定义在include/linux/tty.h中。

　　(14) struct wait_queue *wait_chldexit;

　　在进程结束时，或发出系统调用wait4后，为了等待子进程的结束，而将自己(父进程)睡眠在该队列上。结构定义在include/linux /wait.h中。

　　13. 进程队列的全局变量

　　(1) current;

　　当前正在运行的进程的指针，在SMP中则指向CPU组中正被调度的CPU的当前进程:

　　#define current(0+current_set[smp_processor_id()])/*sched.h*/

　　struct task_struct *current_set[NR_CPUS];

　　(2) struct task_struct init_task;

　　即0号进程的PCB，是进程的“根”，始终保持初值INIT_TASK。

　　(3) struct task_struct *task[NR_TASKS];

　　进 程队列数组，规定系统可同时运行的最大进程数(见kernel/sched.c)。NR_TASKS定义在include/linux/tasks.h 中，值为512。每个进程占一个数组元素(元素的下标不一定就是进程的pid)，task[0]必须指向init_task(0号进程)。可以通过 task[]数组遍历所有进程的PCB。但Linux也提供一个宏定义for_each_task()(见 include/linux/sched.h)，它通过next_task遍历所有进程的PCB:

　　#define for_each_task(p) \

　　for(p=&init_task;(p=p->next_task)!=&init_task;)

　　(4) unsigned long volatile jiffies;

　　Linux的基准时间(见kernal/sched.c)。系统初始化时清0，以后每隔10ms由时钟中断服务程序do_timer()增1。

　　(5) int need_resched;

　　重新调度标志位(见kernal/sched.c)。当需要Linux调度时置位。在系统调用返回前(或者其它情形下)，判断该标志是否置位。置位的话，马上调用schedule进行CPU调度。

　　(6) unsigned long intr_count;

　　记 录中断服务程序的嵌套层数(见kernal/softirq.c)。正常运行时，intr_count为0。当处理硬件中断、执行任务队列中的任务或者执 行bottom half队列中的任务时，intr_count非0。这时，内核禁止某些操作，例如不允许重新调度。

以上内容参考：http://www.cnblogs.com/hongzhunzhun/

下面我们要做的是写一个模块，打印当前进程的名字：

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/thread_info.h>
 #include <linux/sched.h>

 MODULE_LICENSE("GPL");
 MODULE_AUTHOR("bunfly");

 int bunfly_init()
 {

     struct thread_info *tmp = NULL;
     tmp = (struct thread_info *)((unsigned long )&tmp & ~0x1fff);//摸除低13位（8k对齐）获取thread_info首地址
     struct task_struct *find = tmp->task;//得到对应的task_strcut地址
     printk("name is: %s\n", find->comm);//获取当前进程名

     return ;
 }

 void bunfly_exit()
 {
     printk("goodbye bunfly_exit\n");
 }

 module_init(bunfly_init);
 module_exit(bunfly_exit);

在linux内核中，struct_task是以一个双向循环链表的形式存在：

因此，我们可以循环打印所有的进程名，实现简易的ps命令：

下面是具体代码：

 #include <linux/init.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/thread_info.h>
 #include <linux/sched.h>

 MODULE_LICENSE("GPL");
 MODULE_AUTHOR("bunfly");

 int bunfly_init()
 {
     struct thread_info *tmp = NULL;
     struct task_struct *next = NULL;
     struct task_struct *find = NULL;
     struct list_head *list = NULL;

     tmp = current_thread_info();//获得thread_info的首地址
     find = tmp->task;//找到task_struct的首地址

     next = find;
     do {
         printk("next is: %s\n", next->comm);
         list = next->tasks.next;
         /*通过tasks的地址找到它所在的结构体（task_struct)的首地址，从而得到comm*/
         next = container_of(list, struct task_struct, tasks);

     } while (next != find);//循环打印

     return ;
 }

 void bunfly_exit()
 {
     printk("goodbye bunfly_exit\n");
 }

 module_init(bunfly_init);
 module_exit(bunfly_exit);

在linux内核中要经常用到宏container_of,这个必须掌握：它的原型如下：

#define container_of(ptr, type, member) ({const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);  (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})