Linux内核如何在用户模式和内核模式堆栈之间切换？

Question

3

当系统调用或中断出现时，Linux内核如何在用户模式和内核模式堆栈之间切换？我的意思是确切的机制 - 用户模式堆栈指针发生了什么变化，内核模式堆栈指针从哪里来？硬件会执行什么操作，软件必须执行什么操作？

- mrn

1个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Alex Hoppus · Accepted Answer

以下所有单词都和x86有关。

我将描述整个系统调用路径，本答案将包含所需信息。

首先，您需要了解什么是interrupt descriptor table。这个表存储异常/中断向量的地址。系统调用是一种异常。为了引发异常，用户代码执行

int x

汇编指令。每个异常，包括系统调用，都有自己的编号。在x86 linux上看起来是这样的。

int 0x80

int指令是一个复杂的多步指令。以下是它的解释:

1.) 从IDT（IDT地址存储在特殊寄存器中）中提取描述符并检查CPL <= DPL。CPL是当前特权级，可以从CS寄存器中读取。DPL存储在IDT描述符中。由此可知 - 您不能通过int指令直接从用户空间生成某些异常（例如页面故障）。如果尝试这样做，将会得到一般保护异常。

2.) 处理器切换到在TSS中定义的堆栈。 TSS已经初始化，并且已经包含了ESP和SS的值，这些值保存了内核堆栈地址。因此，现在ESP指向内核堆栈。

3.) 处理器将用户空间寄存器ss、esp、eflags、cs、eip推送到新切换的内核堆栈中。我们需要在系统调用服务后返回，对吧？

4.) 接下来处理器从IDT描述符中设置CS和EIP。该地址定义了异常向量入口点。

5.) 现在我们处于内核中的系统调用异常向量。

关于ARM的几句话。ARM没有TSS，而是有分别针对SVC和USR模式的堆栈指针。如果您感兴趣，可以查看陷阱入口代码。