学步园

JackieLau
(newbie)
07-02-07 10:14

请问各位兄弟：

我看内核的链接脚本和System.map中，没有发现内核的栈的设置地址（而在像Bootloader中的链接脚本里面一般会指定栈的地址，在初始化的时候就把SP设置到这个地址）。
而在内核中没有发现在哪里设置的栈指针。

另外，我还想问，内核态的内存预留的堆和栈各有多大？在哪里设置的？

多谢各位！

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coly
(addict)
07-02-07 15:20

我个人理解，不一定正确。而且我的理解经常错误，呵呵。

内核中的栈和堆与应用程序的栈和堆，概念上相同，但是在实现和使用上不太一样。

linux下应用程序的栈和堆都是基于虚拟内存的地址空间的概念的，就是对应内核中的vma的list。在应用程序中，栈和堆的起始地址是有约定的。

但是内核本身没有另外一个更高层的程序来管理内核的地址空间，所以内核空间的栈的组织，和应用程序有所不同。内核的栈如果溢出时，不能像应用程序那样产生一个page fault，然后分配新的地址空间，继续使用。内核的栈如果溢出，没有人知道，除非溢出的地方影响了运行，让程序crash。

而内核本身更没有堆，堆在我理解是针对应用程序的，堆内的线性地址空间靠libc中的malloc和free来管理。堆的空间的扩大靠brk()系统调用。而内核的内存使用，get_free_pages来实现的（虽然上层封装了kmalloc和vmalloc），这个基本上是自己管理自己，由于Linux内核还不支持自己的swapping，所以内核如果找不到可用的页框了，也就没办法了。

最后，Linux下应用程序的堆起始地址，一般就是在bss后面开始。也许需要某个单位的地址对齐，也许中间还有一些堆的管理数据结构，但是大致就是这个位置。Linux下栈的起始，有两种方式：1，从3G往下某一个地址开始，往下生长，直到和堆碰上；2，在应用程序线性地址的低端，即文本段之前的低端地址空间的某一个位置开始，然后往下生长（这种情况下，栈的起始位置和文本段的起始位置中间会有一些空隙，主要是用来放置参数用的）。

而内核中，就比较随便了。首先内核中分配数据的可用页框区域，没有固定的起始地址。get_free_pages最初能获得哪个页框，完全取决于buddy系统的初始化算法，以及bootmem中内存分配的布局。这个和堆有点点不一样。
而内核的栈也很随便，完全可以get_free_pages获得一块连续的物理页框们，然后用它做内核栈——没有人会知道它是否溢出。除非在内核编译时加上栈溢出检查的配置，但是这样会频繁的检查是否栈溢出，速度慢得紧。

上面是我的主要的理解，可能具体的编码实现在linux中会有所差异。希望没有错误，呵呵。因为我理解有限，文字中的错误是经常和正常的。

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http://www.mlxos.org

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JackieLau
(newbie)
07-02-07 16:14

Coly，非常感谢你，多谢指点，也不必这么谦虚 ：）
你写的东西对我很有帮助，多谢。

上面你说了，内核的栈起始是在BSS段的开始，那么结束位置呢？
我们知道BSS段是内存的低地址，内核线程的栈是否也是降栈呢？（从上面某个位置到BSS段），如果是降栈的话，那么最上面的地址是怎么确定的？（也就是我想问的预分配的栈是多大？）。
NOTE. 当然，如果使用增栈的话，就不会存在我问的问题了（栈从BSS段向上，到哪里是未知的）。

另外，我说的内核的堆就是用Kmalloc管理的那块内存，它的范围是多少呢？

请各位大侠们赐教。

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我这个问题的引出是这样的，在单板上传给内核参数的内存大小是40M（mem=40M)，然后在系统起来以后，看到的内存总大小却是36.7M，那剩下的内存去哪里了？

从System.map中可以看出来，有3.16M是作为内存的代码段数据段BSS段，及初始化数据段等。
那么就是说剩下的就是内核的栈和堆了，它们是预先分配大小的话？如果是预先分配大小的那大小是多大？

还有另外一个问题，在System.map中可以看出，有一些初始化的代码与数据段，这些东西使用完后，会不会被重新利用起来呢？

上面算是我的问题的引论吧？

再次感谢Coly ：）

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JackieLau
(newbie)
07-02-07 16:34

补充：
上面所说的，看到的内存的总大小是指用cat /proc/meminfo中看出的。

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coly
(addict)
07-02-07 16:38

1,“上面你说了，内核的栈起始是在BSS段的开始，那么结束位置呢？ ”
我没有说过这样的话，从BSS段开始的，就是BSS。应用程序在BSS后面的某一个位置开始是他的堆区域。堆区域的起始地址和BSS的结尾中间很可能会有一个空隙，这段区域中很可能是堆的管理数据。
2，我说过内核的栈的分配是比较随意的（我的理解），没有强制要求要在内核的某个地址空间位置上。确定栈的顶端很容易，譬如
ptr = (unsigned char *)get_free_pages(GFP_KERNEL, 0);
stack_base = ptr + PAGE_SIZE;
就这样就可以确定内核栈顶端了。我在写自己的mlxos的时候，就是这么做的。Linux 2.4的idle线程似乎是一个预置的数组，但是思路都差不多。兄弟，别把你理解的我的话，说成是我说的话，在某些场合，我会被你害死的。
3，另外再说一次，由于内核自己不会通过brk来扩展自己的地址空间（在内核初始化的时候，内核的地址空间都和物理内存映射好了），所以在内核中没有应用程序中的堆的概念。所以我认为“我说的内核的堆就是用Kmalloc管理的那块内存，它的范围是多少呢？ ”这个问题没有意义，因为内核的堆这个东西在我看来是一个不准确的概念。

关于最初问题的引出，我认为得看内核的内存初始化，以及显示数据的计算办法。我对嵌入式不熟悉，但是仅仅数字比数字是不行的。最好看看代码是如何根据你的40M得出36.7M的。

另外，兄弟我有一个建议，就是在做结论之前，最好能先验证一下自己的结论。不然这种风格真的会死人的，不是害死别人，就是把自己搞了。

希望我的语气没有严厉(我没有那个意思，只是看到你将自己的理解说成是我的话，后背有点凉)。其实我也是菜鸟，在论坛上跟大家互相请教的。一起进步，一起进步

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leviathan
(addict)
07-02-07 16:46