【操作系统】用户堆栈与内核堆栈的区别切换

时间:2021-07-06 19:30:10

 用户堆栈与内核堆栈的比较

       每个进程都有自己的堆栈,内核在创建一个新的进程时,在创建进程控制块task_struct的同时,也为进程创建自己堆栈。一个进程有2个堆栈,用户堆栈和内核堆栈;用户堆栈的空间指向用户地址空间,内核堆栈的空间指向内核地址空间。当进程在用户态运行时,CPU堆栈指针寄存器指向的用户堆栈地址,使用用户堆栈,当进程运行在内核态时,CPU堆栈指针寄存器指向的是内核栈空间地址,使用的是内核栈;

进程用户栈和内核栈之间的切换


当进程由于中断或系统调用从用户态转换到内核态时,进程所使用的栈也要从用户栈切换到内核栈。进程由于某种原因(如上列举的3种)使得CPU切换到特权工作模式,此时进程陷入内核态,进程进入内核态后,首先把用户态的堆栈地址保存在内核堆栈中,然后设置堆栈指针寄存器的地址为内核栈地址,这样就完成了用户栈向内核栈的切换。当进程从内核态切换到用户态时,最后把保存在内核栈中的用户栈地址恢复到CPU栈指针寄存器即可,这样就完成了内核栈向用户栈的切换。

进程进入内核态时,从哪里获得内核栈的栈指针呢?


当进程在用户空间运行时,使用的是用户栈;当进程在内核态运行时,内核栈中保存进程在内核态运行的相关信息,但是当进程完成了内核态的运行,重新回到用户态时,此时内核栈中保存的信息全部恢复,也就是说,进程在内核态中的代码执行完成回到用户态时,内核栈是空的。因为内核栈是空的,那当进程从用户态切换到内核态后,把内核栈的栈顶地址设置给CPU的栈指针寄存器就可以了。


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