linux内核如何在用户模式和内核模式堆栈之间切换？

Question

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？我的意思是什么是确切的机制 - 用户模式堆栈指针会发生什么以及内核模式堆栈指针来自何处？硬件做了什么，软件必须做什么？

Answer 1

以下所有字词均为x86。

我将描述整个系统调用路径，此答案将包含所请求的信息。

首先，您需要了解interrupt descriptor table是什么。该表存储异常/中断向量的地址。系统调用是一个例外。要引发异常用户代码，请执行

int x

装配说明。每个例外，包括系统调用都有自己的编号。在x86 linux上，这将看起来像

int 0x80

int指令是一个复杂的多步指令。以下是对其作用的解释：

1。）从IDT中提取descriptor（存储在特殊寄存器中的IDT地址）并检查CPL＆lt; = DPL。 CPL是当前的权限级别，可以从CS寄存器中读取。 DPL存储在IDT描述符中。 因此，您无法通过int指令直接从用户空间生成一些异常（例如页面错误）。如果您尝试这样做，您将获得general protection exception

2.）处理器切换到TSS中定义的堆栈。 TSS之前已初始化，并且已包含ESP和SS的值，它保存内核堆栈地址。所以现在ESP指向内核堆栈。

3.）处理器推送到新切换的内核堆栈用户空间寄存器：ss, esp, eflags, cs, eip。我们需要在服务系统调用后返回，对吗？

4.）下一个处理器从IDT描述符设置CS和EIP。该地址定义了异常向量入口点。

5.）这里我们在内核的syscall异常向量中。

关于ARM的话很少。 ARM没有TSS，它已经禁止每模式寄存器。因此，对于SVC和USR模式，您有单独的堆栈指针。如果您对此感兴趣，请查看trap entry code

Interestring链接： MIT JOS lab 3， XV6 manual