从task_struct到thread_info的演变

在Linux 2.6之前的内核版本中，每个进程的task_struct确实直接存放在内核栈末端。这种设计看似直接，但随着内核功能扩展暴露出几个关键问题：

// 2.4内核的典型栈布局示例
union thread_union {
    struct task_struct task;
    unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)];
};

为什么需要thread_info

2.6内核引入thread_info主要基于以下技术考量：

• 空间效率：现代task_struct可能超过2KB，而THREAD_SIZE通常只有4KB或8KB
• 快速访问：通过current_thread_info()宏可快速获取关键调度信息
• 架构兼容：不同CPU架构的寄存器使用差异被抽象化

具体实现机制

以下是x86架构下的典型实现：

struct thread_info {
    struct task_struct *task;  /* 主指针 */
    struct exec_domain *exec_domain;
    unsigned long flags;      /* 低级标志 */
    __u32 status;             /* 线程同步标志 */
    __u32 cpu;                /* 当前CPU */
};

内存分配方式的变化

2.6内核确实改用slab分配器动态管理task_struct：

/* 初始化代码片段 */
struct kmem_cache *task_struct_cachep;

task_struct_cachep = kmem_cache_create("task_struct",
        sizeof(struct task_struct),
        ARCH_MIN_TASKALIGN,
        SLAB_PANIC|SLAB_NOTRACK,
        NULL);

性能对比测试

我们在CentOS 6.5(2.6.32)上实测上下文切换耗时：

实际开发中的影响

编写内核模块时获取当前任务的正确方式：

struct task_struct *task = current;  // 通过thread_info间接引用
printk(KERN_INFO "PID: %d\n", task->pid);

// 错误示范（2.6内核不适用）：
// struct task_struct *task = (void*)current_thread_info();