[解決済み] カーネルスタックとユーザ空間スタック

質問

カーネルスタックとユーザスタックの違いは何ですか？なぜカーネルスタックが使用されるのですか? ISR でローカル変数が宣言された場合、それはどこに格納されるのですか? 各プロセスは独自のカーネルスタックを持っているのですか？また、プロセスはどのようにこれら両方のスタック間を調整するのですか？

どのように解決するのですか?

1. カーネルスタックとユーザースタックの違いは何ですか？

要するに、メモリ内の異なる場所 (したがってスタックポインタレジスタの値も異なる) を使用し、通常は異なるメモリアクセス保護を行うことを除けば、何もありません。つまり、ユーザー モードで実行する場合、カーネル メモリ (その一部はカーネル スタック) はマップされていてもアクセスできません。逆に、カーネルコードから明示的に要求されない限り（Linuxでは copy_from_user() のような関数を通して）、ユーザー メモリ（ユーザー スタックを含む）には通常直接アクセスできません。

1. なぜ [ 別々の ] カーネルスタックが使われるのですか？

特権とセキュリティの分離 1 つは、ユーザー空間プログラムはスタック (ポインタ) を好きなように作ることができ、通常は有効なものを持つことさえアーキテクチャ上必要ありません。そのため、カーネルは を信頼することができません。 したがって、カーネルはユーザー空間のスタックポインタが有効であるか、または使用可能であることを信頼することができず、したがって、それ自身の制御下で設定されたものを必要とします。x86 CPU では、特権モードの切り替えが発生するとスタック ポインターが自動的に切り替わり、異なる特権レベルのために使用される値は特権コード (つまり、カーネルのみ) によって設定可能です。

全くその必要はありません。スケジューリング (異なるスレッドをいつどのように実行するか、スレッドの状態をどのように保存および復元するか) はオペレーティング システムのタスクであり、プロセスはこれに関与する必要がありません。スレッドが作成されると (そして各プロセスは少なくとも 1 つのスレッドを持たなければなりません)、カーネルはそれらのためにカーネルスタックを作成します。一方ユーザ空間のスタックは、スレッドを作成するために使われるどのメカニズムによっても、明示的に作成または提供されます (例えば makecontext() または pthread_create() を使用すると、呼び出し側が子スレッドのスタックに使用するメモリ領域を指定できます）、または継承されます（新しいプロセスを作成するときに、通常 "copy on write" / COW と呼ばれるオンアクセス メモリ クローニングにより）。

とはいえ、そのプロセス
は はそのスレッドのスケジューリングに影響を与え、かつ/または コンテキスト (状態、その中でもスレッドのスタックポインタ) に影響を与えます。これには複数の方法があります。UNIX のシグナル setcontext() , pthread_yield() / pthread_cancel() , ... - が、これは本来の質問から少し脱線しています。