linux中0號任務的建立以及堆疊初始化

開啟linux系統的命令列，敲下「ps -a」命令，就能看到系統中的所有任務：其中有乙個pid號為0任務格外的顯眼。

我們知道linux中的task都是通過fork族函式由父程序創造出來，而這個0號程序卻是個例外，它由人類捏造出來，沒有parent。

linux中所有task都由乙個task_struct結構來代表，一旦task有了task_struct，我們就能夠看得見摸得著；乙個新task的建立過程首先就是為其分配task_struct結構，使它的靈魂有所寄託。

而這個0號程序(在linux中一般採用「任務」來指代乙個程序，這裡「程序」的說法和「任務」乙個意思)的task_struct結構的物件通過靜態全域性變數的方式建立，這個物件例項叫init_task。它隨核心**一起編到核心映象之中，核心映象一旦編譯完成0號程序的task_struct例項init_task也隨之生成，即在核心中已經有存在。這個例項init_task的定義在init/init_task.c目錄下：

struct task_struct init_task = init_task(init_task);

這個init_task就是0號程序task_struct結構物件例項，init_task中的各個成員通過init_task(init_task)這個巨集來初始化，我們列舉出一些我們關注的初始化成員值，沒有列出的用省略號代替：

#define init_task(tsk)    \

可以看出init_task的成員就是通過上面的巨集展開後被一一賦予了給定的值：

1. 核心堆疊

乙個任務核心堆疊指標由task_struct.stack來指定，init_task的stack指標也是靜態分配的：

.stack        = &init_thread_info

2. 任務標誌

init_task是乙個核心任務，其標誌也初始設定為pf_kthread。

.flags        = pf_kthread

3. 排程策略

init_task雖然是核心中的第乙個任務，但它並不高特殊，不論是排程策略(sched_normal)還是優先順序(120)，都是最普通的：

.prio = max_prio-20, \ .static_prio = max_prio-20, \ .normal_prio = max_prio-20, \

.policy = sched_normal, \

4. init_task的父輩

init_task是系統中的第乙個任務，所以它就是系統中的始祖：

.real_parent = &tsk, \

.parent = &tsk, \

.comm = init_task_comm

一旦核心編譯完成生成映象，這個init_task就已經在其中占有自己的一席之地，核心已啟動它便存在!

從上面我們已經看到0號任務的堆疊，準確的叫核心堆疊，已經初始化為init_thread_info：

.stack        = &init_thread_info

#define init_thread_info    (init_thread_union.thread_info)

看到沒？這個init_thread_info只是乙個幌子，實際上stack指向的是 .stack = &init_thread_union.thread_info；而這個init_thread_union是乙個與架構無關的全域性union，定義在init/init_task.c中：

union thread_union init_thread_union __init_task_data =  
;

這個init_thread_union又是乙個巨集，我們再將他展開看看.....等等，思路似乎有些亂。我們先縷一縷：

1) 前面已經確定了0號任務的核心堆疊指標init_task.stack指向的是&init_thread_union.thread_info;

2) 乙個task的核心堆疊指標指向一片連續的記憶體區域(即核心堆疊使用區域)，這片堆疊區域的大小隨架構的不同其size也有所差異，一般通過巨集thread_size來表示。

3) 綜合1)和2)可以知道0號程序核心堆疊指標與&init_thread_union.thread_info相等，即這片核心堆疊區域的底端實際放的就是init_thread_union.thread_info。而實際在一般情況下乙個task的核心堆疊底部確實放著乙個thread_info結構！

4) 核心堆疊的作用就是用來儲存資料用的，而0號任務的這塊堆疊區域卻是靜態分配的；那這塊區域是在**分配的呢？？

好，我們就再來深挖一下0號任務堆疊以及init_thread_union.thread_info的真面目。

既然0號task的堆疊指標指向init_thread_union.thread_info的位址，那就撥開雲霧見天日，研究一下我們深挖的重點：0號任務init_task.stack指標指向的大小thread_size的區域究竟在**分配。

首先，init_task.stack是與init_thread_union這個變數關聯，我們先來關注它。

union thread_union init_thread_union __init_task_data =  
;

這個thred_union聯合體定義如下：

union thread_union ;

即這個靜態全域性變數 init_thread_union實際上已經靜態分配了thread_size的大小，由於它是乙個聯合體，所以我們引用init_thread_union.thread_info就可以夠著這個thread_size的記憶體區域，我們的init_task.stack也就在這裡著落。

一般情況下全域性變數都放在核心映象的資料段，但是這裡可以的init_thread_union通過__init_task_data屬性使其init_thread_union最終鏈結到映象中的__init_task_data這個段中，即init_task的核心堆疊thread_size大小的區域最終放在這個__init_task_data屬性段中。

既然我們知道0號任務核心堆疊是在__init_task_data屬性段中，那我們就來研究一下：

#define __init_task_data __attribute__((__section__(".data..init_task")))

即init_thread_union最終是鏈結到.data..init_task這個資料段中，即init_task的堆疊指向.data..init_task這個位置。

而.data..init_task這個段的位置是在vmlinux.lds.s檔案中決定的，不同的架構其位置不一樣：

在arm架構中如下所示：

.data : at(__data_loc) /* r3指向__mmap_switched_data + 4*sizeof(long) */ cmp r4, r5 @ copy data segment if needed ...... /* 將 init_thread_union+thread_start_sp 裝入sp暫存器 */ arm( ldmia r3, ) ........ b start_kernel ..................... __mmap_switched_data: .long __data_loc @ r4 .long _sdata @ r5 .long __bss_start @ r6 .long _end @ r7 /* 執行ldmia r3!, 後r3指向這裡 */ .long processor_id @ r4 .long __machine_arch_type @ r5 .long __atags_pointer @ r6 #ifdef config_cpu_cp15 .long cr_alignment @ r7 #else .long 0 @ r7 #endif /* 這裡存放值 init_thread_union+thread_start_sp */

.long init_thread_union + thread_start_sp @ sp

linux中0號任務的建立以及堆疊初始化

Linux中的0號程序和1號程序

Linux中的延時任務以及定時任務

Linux中建立定時任務

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