SylixOS线程堆栈大小浅析

Posted 2020-09-19

目录

1. SylixOS线程、线程栈介绍    1

1.1    线程的介绍    1

1.2    线程栈的介绍    1

2. SylixOS线程栈大小的分配    1

2.1    线程、线程栈相关属性的设置    2

2.2    线程栈大小    2

2.3    线程堆栈警戒区    3

3. 总结    5

4. 参考资料    5

 

 

 

1. SylixOS线程、线程栈介绍

   SylixOS是多线程操作系统，系统能够同时创建多个线程，具体最大线程数量取决于系统内存的大小以及编译SylixOS操作系统时的相关配置，SylixOS线程默认最大线程数量由宏LW_CFG_MAX_THREADS决定，该宏定义可以在文件<config/kernel/kernel_cfg.h>中发现。

2. 线程的介绍

   线程有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），在SylixOS中线程又被称为任务，是某个单一顺序的指令流，也是操作系统调度的最小单位，并且每个线程都拥有自己的优先级。一个线程通常由线程句柄(或ID）、当前指令(PC）、CPU寄存器集合、线程栈四个部分组成。

3. 线程栈的介绍

   每个线程都有自己独立的栈区，每一个线程控制块保存了栈区的起始位置、终止位置、以及栈警戒点（用于栈溢出检查）。当发生任务调度是，线程栈区将保存线程的当前环境（用于上下文恢复）。因此线程栈的设置必须合理，太大将浪费内存空间，太小可能会引起栈溢出。SylixOS中所有的线程都是在同一页表中，为了满足实时性要求线程之间没有地址保护机制，因此栈溢出将可能导致系统崩溃等不可预知的结果。

    

4. SylixOS线程栈大小的分配

   每一个SylixOS线程都有自己的属性，主要包括优先级、栈信息、线程参数等。这在线程创建时，SylixOS提供了一个快速获得系统默认属性块的函数Lw_ThreadAttr_GetDefault。该函数返回值是线程属性块，默认线程大小为4K（正常通过shell命令运行程序时，程序继承的是shell的栈）。SylixOS可以使用相关的API函数对线程栈做出相应修改，如表 21所示是一些与线程堆栈相关的API函数。

   表 21  线程堆栈相关的API函数

   API接口	功能描述
   pthread_attr_init	初始化线程属性块
   pthread_attr_destroy	销毁一个线程属性块
   pthread_attr_setstack	设置堆栈的相关参数
   pthread_attr_getstack	获得堆栈的相关参数
   pthread_attr_setguardsize	设置一个线程属性块的堆栈警戒区大小
   pthread_attr_getguardsize	获取一个线程属性块的堆栈警戒区大小
   pthread_attr_setstacksize	设置一个线程属性块的堆栈大小
   pthread_attr_getstacksize	获取一个线程属性块的堆栈大小
   pthread_attr_setstackaddr	指定一个线程属性块的堆栈地址
   pthread_attr_getstackaddr	获取一个线程属性块的堆栈地址
   pthread_attr_setstackfilled	设置线程属性块栈填充特性
   pthread_attr_getstackfilled	获得线程属性块栈填充特性
   ……	……

    

5. 线程、线程栈相关属性的设置

   SylixOS提供下面一组函数来对线程的属性块参数进行设置，如程序清单 21所示：

   程序清单 21  线程属性块

   /********************************************************************************************************* 线程属性块 *********************************************************************************************************/ typedefstruct { PLW_STACKTHREADATTR_pstkLowAddr;                   /*  全部堆栈区低内存起始地址    */ size_tTHREADATTR_stGuardSize;                    /*  堆栈警戒区大小              */ size_tTHREADATTR_stStackByteSize;                 /*  全部堆栈区大小(字节)        */ UINT8THREADATTR_ucPriority;                      /*  线程优先级                  */ ULONGTHREADATTR_ulOption;                       /*  任务选项                    */ PVOIDTHREADATTR_pvArg;                        /*  线程参数                    */ PVOIDTHREADATTR_pvExt;                        /*  扩展数据段指针              */ } LW_CLASS_THREADATTR; typedefLW_CLASS_THREADATTR     *PLW_CLASS_THREADATTR;

6. 线程栈大小

   栈大小的设置没有可以套用的公式，通常根据开发者经验设置一个较大的值，用存储空间换取可靠性。在正常进程启动情况下，会继承内核线程栈大小。如果创建线程是不设置线程栈属性，将会继承内核Shell线程的栈大小。如程序清单 22所示：

   程序清单 22  堆栈大小的函数

   intpthread_attr_setstacksize (pthread_attr_t  *pattr, size_tstSize)

   通过shell指令ss可以查看栈的大小,如图 21所示：

   

   图 21  shell指令查看栈大小

7. 线程堆栈警戒区

   因为我们无法确定所需使用栈区的实际大小，我们通过设置堆栈警戒区的方式来防止堆栈溢出，系统设置默认的警戒区大小为1k，当出现堆栈溢出的状况时，系统会预警，如程序清单 23所示：

   程序清单 23  堆栈警戒区函数

   intpthread_attr_setguardsize (pthread_attr_t  *pattr, size_tstGuard)

   该函数对线程属性块的警戒区大小进行修改，参数stGuard指定新的栈警戒区栈大小。我们通过程序清单 23做一个详细了解:

   程序清单 23  堆栈溢出示例程序

   #include<stdio.h> #include<pthread.h> #include<time.h> void *routine(void *arg) { fprintf(stdout, "pthread running...\n"); while(1); return (NULL); }   intmain(intargc, char *argv[]) { pthread_ttid; pthread_attr_tattr; intret; ret = pthread_attr_init(&attr); if (ret != 0) { fprintf(stderr, "pthreadattrinit failed.\n"); return (-1);  } ret = pthread_create(&tid, &attr, routine, NULL); if (ret != 0) { fprintf(stderr, "pthread create failed.\n"); return (-1);  } pthread_join(tid, NULL); pthread_attr_destroy(&attr); return (0); }

    

    

    

    

   通过shell指令shstack(显示或者设置shell    任务堆栈大小)设置堆栈大小,再查看是否修改成功，然后运行程序，如图 22所示线程kl栈溢出：

   

   图 22  shell任务堆栈大小

   再通过ss 查看系统中所有线程与中断系统堆栈使用情况,如图 23所示：

   

   图 23 系统中所有线程与中断系统堆栈使用情况

    

   我们SylixOS的每个线程都有自己独立的栈区，对应的线程控制块保存了该栈区的起始位置、终止位置、以及栈警戒点（用于栈溢出检查）。在系统提供默认的属性块中，栈大小为4k，警戒区大小为1k，用户也可以根据自己的需求，通过相关的API函数来对栈的大小进行设置。

   《SylixOS应用程序开发手册》

    

    

   1. 参考资料

   2. 总结