Linux內(nèi)核怎樣獲取進(jìn)程任務(wù)結(jié)構(gòu)
我們現(xiàn)在來看看linux內(nèi)核是如何獲取當(dāng)前進(jìn)程的任務(wù)結(jié)構(gòu)指針的，以下代碼均參照linux內(nèi)核2.4.0的源碼。
在include\asm-i386\ current.h中
- #ifndef _I386_CURRENT_H
- #define _I386_CURRENT_H
- struct task_struct;
- static inline struct task_struct * get_current(void)
- {
- struct task_struct *current;
- __asm__("andl %%esp,%0; ":"=r" (current) : "0" (~8191UL));
- return current;
- }
- #define current get_current()
- #endif /* !(_I386_CURRENT_H) */
每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)task_struct任務(wù)結(jié)構(gòu)，和一片用于系統(tǒng)空間堆棧的存儲(chǔ)空間，他們?cè)谖锢韮?nèi)存空間中也是聯(lián)系在一起的，當(dāng)給進(jìn)程申請(qǐng)task_struct任務(wù)結(jié)構(gòu)空間時(shí)，系統(tǒng)將連同系統(tǒng)的堆棧空間一起分配，如下圖為某個(gè)進(jìn)程切換時(shí)刻的內(nèi)存圖：
內(nèi)存圖
下面針對(duì)代碼實(shí)現(xiàn)來分析一下系統(tǒng)如何通過一系列操作獲取進(jìn)程在內(nèi)核中的任務(wù)結(jié)構(gòu)指針的：
由于linux內(nèi)核分配進(jìn)程任務(wù)結(jié)構(gòu)空間時(shí)，是以8KB(2個(gè)頁面空間，即2^1*4KB，linux對(duì)物理內(nèi)存空間和虛擬內(nèi)存空間管理時(shí)，均規(guī)定其頁面單位的尺寸為4KB)為單位來分配的，所以內(nèi)存應(yīng)用地址是8KB(2^13)的整數(shù)倍，即指針地址的低13位全為0，所以根據(jù)小端字節(jié)序，分配內(nèi)存返回地址應(yīng)該是指向struct task_struct結(jié)構(gòu)，如圖中的0xc2342000地址所指，至于為何采用代碼中的做法而不是直接將此指針保存在全局變量中以供應(yīng)用，內(nèi)核是從其自身的效率方面來考慮的，我們?cè)诖酥会槍?duì)代碼解釋：
根據(jù)上圖，此刻內(nèi)存esp內(nèi)容必定在0xc2342000和0xc2344000之間的一個(gè)數(shù)值，我們假設(shè)取0xc2343ffe(即堆棧壓棧EIP、返回地址、內(nèi)部數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)了，地址值要減??；只要符合0xc2342xxx 、0xc2343xxx的地址指針都是正確的)，來通過代碼運(yùn)算看是否current的指針是0xc2342000。
__asm__("andl %%esp,%0; ":"=r" (current) : "0" (~8191UL));
語句的意思是將ESP的內(nèi)容與8191UL的反碼按位進(jìn)行與操作，之后再把結(jié)果賦值給current，其中8191UL=8192-1=2^13-1,計(jì)算過程如下：
8192UL=2^13 0000 0000 0000 0000 0010 0000 0000 0000
8191UL 0000 0000 0000 0000 0001 1111 1111 1111
~8191UL(反碼) 1111 1111 1111 1111 1110 0000 0000 0000
0xc2343ffe 1100 0010 0011 0100 0011 1111 1111 1110
andl結(jié)果： 1100 0010 0011 0100 0010 0000 0000 0000
|| (對(duì)照著看)
0x c 2 3 4 2 0 0 0
所以按位與操作之后的結(jié)果位0xc2342000，正好是struct task_struct結(jié)構(gòu)的地址指針.通過觀察可知，只要符合0xc2342xxx 、0xc2343xxx的地址指針經(jīng)過相同的計(jì)算，都可以得到內(nèi)核進(jìn)程任務(wù)結(jié)構(gòu)的指針。
另外，在進(jìn)入中斷或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)所引用的宏操作(include\asm-i386\ hw_irq.h):
- #define GET_CURRENT \
- "movl %esp, %ebx\n\t" \
- "andl $-8192, %ebx\n\t"
其原理與上述描述也是一致的。
通過上面文章，相信大家都應(yīng)該明白 Linux 內(nèi)核是如何獲取當(dāng)前進(jìn)程的任務(wù)結(jié)構(gòu)指針的，希望對(duì)大家有幫助。
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