c - 堆栈分配给线程

Question

我一直在努力拼凑堆栈内存是如何分配给线程的。我没能把整个事情拼凑起来。我试图转到代码，但我更困惑，所以我请求你的帮助。

我asked this question前阵子。所以假设特定程序(因此，所有线程都在同一个进程中)。如果我为堆栈指针的每个开头编写 printf，然后为它们分配多少，那么我会得到类似于此消息末尾的表格的内容，其中第一列是 time_t usec，第二个无所谓，第三个是线程的tid，第四个是guard size，然后是栈首，栈尾(按栈首排序)，最后一个是分配的堆栈(默认为 8 Megs)，最后一列是第一个分配堆栈的末尾与下一个堆栈的开头之间的差异。

这意味着(我认为)如果为 0，则堆栈是连续的，如果为正，因为堆栈在内存中向下增长，那么这意味着在 tid 和 the接下来(在内存中)。如果为负，这意味着正在重用内存。所以这可能意味着 that 堆栈空间在创建此线程之前已被释放。

我的问题是:将堆栈空间分配给线程(比代码更高级别)的算法到底是什么，为什么我有时会得到连续的堆栈，有时却不会，有时最后会得到 7.94140625 和 0.0625 这样的值专栏？

这都是 Linux 2.6、C 和 pthread。

这可能是一个我们必须反复解决才能正确解决的问题，为此我深表歉意，但我只是告诉你我现在所知道的。随时要求澄清。

谢谢。下表。

52815   14  14786   4096    92549120    100941824   8392704 0
52481   14  14784   4096    100941824   109334528   8392704 0
51700   14  14777   4096    109334528   117727232   8392704 0
70747   14  14806   4096    117727232   126119936   8392704 8.00390625
75813   14  14824   4096    117727232   126119936   8392704 0
51464   14  14776   4096    126119936   134512640   8392704 8.00390625
76679   14  14833   4096    126119936   134512640   8392704 -4.51953125
53799   14  14791   4096    139251712   147644416   8392704 -4.90234375
52708   14  14785   4096    152784896   161177600   8392704 0
50912   14  14773   4096    161177600   169570304   8392704 0
51617   14  14775   4096    169570304   177963008   8392704 0
70028   14  14793   4096    177963008   186355712   8392704 0
51048   14  14774   4096    186355712   194748416   8392704 0
50596   14  14771   4096    194748416   203141120   8392704 8.00390625

Answer 1

首先，通过跟踪启动单个线程的简单测试程序，我们可以看到它用于创建新线程的系统调用。这是一个简单的测试程序:

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void *test(void *x) { }

int main() {
        pthread_t thr;
        printf("start\n");
        pthread_create(&thr, NULL, test, NULL);
        pthread_join(thr, NULL);
        printf("end\n");
        return 0;
}

及其 strace 输出的相关部分:

write(1, "start\n", 6start
)                  = 6
mmap2(NULL, 8392704, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS|MAP_STACK, -1, 0) = 0xf6e32000
brk(0)                                  = 0x8915000
brk(0x8936000)                          = 0x8936000
mprotect(0xf6e32000, 4096, PROT_NONE)   = 0
clone(child_stack=0xf7632494, flags=CLONE_VM|CLONE_FS|CLONE_FILES|CLONE_SIGHAND|CLONE_THREAD|CLONE_SYSVSEM|CLONE_SETTLS|CLONE_PARENT_SETTID|CLONE_CHILD_CLEARTID, parent_tidptr=0xf7632bd8, {entry_number:12, base_addr:0xf7632b70, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}, child_tidptr=0xf7632bd8) = 9181
futex(0xf7632bd8, FUTEX_WAIT, 9181, NULL) = -1 EAGAIN (Resource temporarily unavailable)
write(1, "end\n", 4end
)                    = 4
exit_group(0)                           = ?

我们可以看到它从 mmap 获得了一个带有 PROT_READ|PROT_WRITE 保护和 MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS|MAP_STACK 标志的堆栈。然后它保护堆栈的第一个(即最低)页面，以检测堆栈溢出。其余的电话与手头的讨论并不真正相关。

那么，mmap是如何分配栈的呢？好吧，让我们从mmap_pgoff开始吧。在 Linux 内核中；现代 mmap2 系统调用的入口点。它委托(delegate)给 do_mmap_pgoff在拿了一些锁之后。然后调用 get_unmapped_area找到适当范围的未映射页面。

不幸的是，这随后调用了 vma 中定义的函数指针——这可能是为了让 32 位和 64 位进程对可以映射哪些地址有不同的想法。对于 x86，这是在 arch_pick_mmap_layout 中定义的，它会根据此进程是使用 32 位还是 64 位架构进行切换。

那么让我们看看arch_get_unmapped_area的实现然后。它首先从 find_start_end 中获取一些合理的搜索默认值。 ，然后测试传入的地址提示是否有效(对于线程堆栈，不传递任何提示)。然后它开始扫描虚拟内存映射，从缓存地址开始，直到找到一个漏洞。它保存孔的末端以供下次搜索使用，然后返回该孔的位置。如果它到达地址空间的末尾，它会重新从头开始，给它更多的机会找到一个开放区域。

如您所见，通常情况下，它会以递增的方式分配堆栈(对于 x86；x86-64 使用 arch_get_unmapped_area_topdown 并且可能会递减)。但是，它还保留了从何处开始搜索的缓存，因此它可能会根据区域何时被释放而留下空白。特别是，当一个 mmaped 区域被释放时，它可能会更新 free-address-search-cache，因此您也可能会看到那里的无序分配。

也就是说，这都是一个实现细节。 不要在你的程序中依赖这些。只需拿走 mmap 分发的地址就可以了:)