Linux內核如何在用戶模式和內核模式堆棧之間切換？

Question

當系統調用或中斷出現時，Linux內核如何在用戶模式和內核模式堆棧之間切換？我的意思是什麼是確切的機制 - 用戶模式堆棧指針發生了什麼？內核模式堆棧指針來自哪裏？硬件完成什麼以及軟件必須完成什麼？

Answer 1

下面的所有單詞都是關於x86的。

我只會描述整個系統調用路徑，而這個答案將包含請求的信息。

首先，您需要了解什麼是interrupt descriptor table。該表存儲異常/中斷向量的地址。系統調用是一個例外。舉例異常用戶代碼執行

int x 

彙編指令。包括系統調用的每個例外都有自己的編號。在x86 linux上，這將看起來像

int 0x80 

int指令是一個複雜的多步指令。下面是對它做什麼的解釋：

1.）從IDT（存儲在特殊寄存器中的IDT地址）中提取descriptor並檢查CPL < = DPL。 CPL是目前的特權級別，可以從CS註冊表中讀取。 DPL存儲在IDT描述符中。 由於這個原因 - 您不能通過int指令直接從用戶空間生成一些異常（f.e.頁面錯誤）。如果您嘗試這樣做，您將得到general protection exception

2.）處理器切換到在TSS中定義的堆棧。 TSS早先被初始化，並且已經包含保存內核堆棧地址的ESP和SS的值。所以現在ESP指向內核堆棧。

3.）處理器推送到新切換的內核堆棧用戶空間寄存器：ss, esp, eflags, cs, eip。我們需要在系統調用服務之後返回，對嗎？

4.）下一個處理器從IDT描述符中設置CS和EIP。該地址定義異常向量入口點。

5.）這裏我們在內核的系統調用異常向量中。

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有關ARM的幾句話。 ARM沒有TSS，它擁有每個模式的寄存器。所以對於SVC和USR模式你有單獨的堆棧指針。如果你有興趣，你可以看一下trap entry code

Interestring鏈接： MIT JOS lab 3， XV6 manual