【问题标题】：Why do we need separate kernel stack for each CPU [closed]为什么我们需要为每个 CPU 提供单独的内核堆栈 [关闭]
【发布时间】：2012-12-06 20:26:40
【问题描述】：
实际上，许多操作系统设计为每个线程有一个内核堆栈，或者每个 CPU 至少有一个内核堆栈。但是对于一个内核在每次进程陷阱时都被锁定的操作系统，似乎没有必要为每个 CPU 设置单独的内核堆栈。由于内核（具有自己的堆栈）仅允许单个 CPU 访问，因此 CPU 永远不应同时处于内核模式。 CPU 总是被阻塞，直到前一个 CPU 离开并清理内核堆栈，即使在嵌套陷阱情况下也是如此。那么在这种操作系统中，在哪种情况下需要多个内核堆栈呢？谢谢。
【问题讨论】：
标签：
operating-system
kernel
smp
【解决方案1】：
你是对的；在这种情况下，只要您拥有可靠的多核锁定功能，多个内核堆栈就没有用处。
我们通常有多个内核堆栈（即每个线程至少一个内核堆栈）用于以下目的：
- 当您希望内核具有线程化和可中断性时，例如在微内核架构中。
- 当您想将线程从一个内核迁移到另一个内核时，例如在负载平衡时。将 CPU1 的内核堆栈复制到 CPU2 的内核堆栈会很麻烦。不用说，这也是一个性能杀手，因为您为此目的冻结了两个内核。
- 根据底层架构，拥有多个内核堆栈会使 MMU 的工作变得更容易（AS 管理，...）。
【解决方案2】：
实际上，许多操作系统不限制运行内核级代码的线程数。事实上，设置这个限制会严重限制内核的可扩展性。如果没有此限制，则需要多个内核堆栈。
此外，在实践中，操作系统可能允许抢占和迁移当前在内核模式下执行的线程，这再次将内核堆栈与线程而非处理器联系在一起。
如果您设计的操作系统不具备这些功能，而是将内核级执行限制为单个线程，那么只需要一个堆栈即可。