为什么Linux（ARM）在异常处理期间总是切换到监管模式？

Question

在异常处理期间，Linux总是切换到监管模式。这是为什么呢？为什么它不能在异常模式下继续执行？

- user997487

Answer 1

ARM处理器在发生异常时会切换到中止状态。在此状态下，处理器无法处理任何中断。这意味着屏幕和网络更新不能发生，也不能有任何抢占。因此，在中止状态下永远不应执行长时间运行的操作。

可能发生的情况是（我不是Linux内核专家），异常被记录并仅放置在队列中，异常处理程序立即返回。内核现在可以重新启用中断并处理所有高优先级任务。然后，它以不干扰其他任务的方式悠闲地处理异常。

我没有阅读过this article，但它似乎具有您正在寻找的详细信息。

- doron

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Dorn，感谢您的解释。但是，我的问题更多地涉及Linux。除了“用户模式”之外的所有模式都是特权模式。那么，为什么Linux总是要切换到监管模式呢？ - user997487

@Doron。所谓异常，并不仅指中止操作。ARM将影响程序执行的所有情况都定义为异常。例如，中断就是一种异常情况。因此，当发生中断时，ARM会切换到IRQ模式。IRQ模式是特权模式，可以访问所有系统资源，就像监管者模式一样。但即便如此，Linux仍然会转到监管者模式。 - user997487

出于同样的原因，当我们处于异常模式时，处理器无法接收其他异常。 - doron

这有点过于简化了。异常有优先级顺序，更高优先级的异常仍然可能发生。此外，一旦安全可行，异常处理程序可以重新启用中断（FIQ或IRQ）。我认为Linux总是切换到SVC的更简单的解释是它没有被设计成专门利用ARM处理器提供的所有模式。无论如何，系统调用将进入SVC，所以我想在那里做所有事情是有道理的。 - unixsmurf

http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.den0013b/index.html，确实谈到了嵌套中断处理程序，但即便如此，该文档也指出，在重新启用中断之前，处理器必须更改状态。这是因为新的中断将覆盖LR_IRQ，使返回操作无法执行。 - doron

Answer 2

我可能有点晚回答这篇文章。

Linux内核的实现方式是这样的，每当第一级IRQ处理程序中发生任何中断，它会将IRQ寄存器复制到SVC寄存器，并将ARM切换到SVC模式。

这样做有两个主要目的：

1. 您不需要为IRQ模式使用单独的堆栈
2. 通过将其移回到SVC，您可以确保在SVC模式下处理另一个中断时可以同时处理其他中断。

- Eternity

Answer 3

对于IRQ模式，您仍需要一个堆栈，只是该堆栈非常小，因为我们基本上只需要在那里存储spsr和lr...但是是的，您是正确的，这将有助于支持嵌套中断，但这不是唯一的方法...我们可以从中断模式切换到系统模式（使用用户模式寄存器），仍然支持嵌套中断。

- Nikesh Oswal