目錄

• • • • 1、linux kernel中的中斷irq的棧stack
      • • (1)、arm32體系的irq的棧
        • (2)、arm64體系的irq的棧
      • 2、linux kernel中的棧stack
      • • (1)、概念介紹：內核棧、內核空間進程棧、用戶空間進程棧
        • (2)、內核棧 的實現
        • (2)、內核進程棧、用戶進程棧 的實現
      • 3、總結

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1、linux kernel中的中斷irq的棧stack

(1)、arm32體系的irq的棧

如下結構體描述了IRQ mode的棧，很小，只有12bytes。那是因為在linux kernel arm32體系中，真正的中斷處理都在svc mode。
發生中斷時，先進入irq mode，再進入svc mode完成大部分工作.

(kernel-4.14/arch/arm/kernel/setup.c) struct stack {u32 irq[3];u32 abt[3];u32 und[3];u32 fiq[3]; } ____cacheline_aligned;#ifndef CONFIG_CPU_V7M static struct stack stacks[NR_CPUS]; #endif}

如下描述了調用cpu_init來設置棧的過程,

(kernel-4.14/arch/arm/kernel/setup.c) /** cpu_init - initialise one CPU.** cpu_init sets up the per-CPU stacks.*/ void notrace cpu_init(void) { #ifndef CONFIG_CPU_V7Munsigned int cpu = smp_processor_id();struct stack *stk = &stacks[cpu];if (cpu >= NR_CPUS) {pr_crit("CPU%u: bad primary CPU number\n", cpu);BUG();}/** This only works on resume and secondary cores. For booting on the* boot cpu, smp_prepare_boot_cpu is called after percpu area setup.*/set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(cpu));cpu_proc_init();/** Define the placement constraint for the inline asm directive below.* In Thumb-2, msr with an immediate value is not allowed.*/ #ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL #define PLC "r" #else #define PLC "I" #endif/** setup stacks for re-entrant exception handlers*/__asm__ ("msr cpsr_c, %1\n\t""add r14, %0, %2\n\t""mov sp, r14\n\t""msr cpsr_c, %3\n\t""add r14, %0, %4\n\t""mov sp, r14\n\t""msr cpsr_c, %5\n\t""add r14, %0, %6\n\t""mov sp, r14\n\t""msr cpsr_c, %7\n\t""add r14, %0, %8\n\t""mov sp, r14\n\t""msr cpsr_c, %9":: "r" (stk),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE),"I" (offsetof(struct stack, irq[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE),"I" (offsetof(struct stack, abt[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE),"I" (offsetof(struct stack, und[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | FIQ_MODE),"I" (offsetof(struct stack, fiq[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE): "r14"); #endif }

(2)、arm64體系的irq的棧

先看下irq_handler的中斷函數處理的過程

/** Interrupt handling.*/.macro irq_handlerldr_l x1, handle_arch_irq -----將handle地址保存在x1mov x0, spirq_stack_entry ------ 切換棧，也就是將svc棧切換程irq棧. 在此之前，SP還是EL1_SP，在此函數中，將EL1_SP保存，再將IRQ棧的地址寫入到SP寄存器blr x1 ——————執行中斷處理函數irq_stack_exit ------ 恢復EL1_SP(svc棧).endm .macro irq_stack_entrymov x19, sp // preserve the original sp //將svc mode下的棧地址(也就是EL1_SP)保存到x19/** Compare sp with the base of the task stack.* If the top ~(THREAD_SIZE - 1) bits match, we are on a task stack,* and should switch to the irq stack.*/ #ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASKldr x25, [tsk, TSK_STACK]eor x25, x25, x19and x25, x25, #~(THREAD_SIZE - 1)cbnz x25, 9998f #elseand x25, x19, #~(THREAD_SIZE - 1)cmp x25, tskb.ne 9998f #endifadr_this_cpu x25, irq_stack, x26mov x26, #IRQ_STACK_START_SP //IRQ_STACK_START_SP這是irq mode的棧地址add x26, x25, x26/* switch to the irq stack */mov sp, x26 //將irq棧地址，寫入到sp/** Add a dummy stack frame, this non-standard format is fixed up* by unwind_frame()*/stp x29, x19, [sp, #-16]!mov x29, sp9998:.endm /** x19 should be preserved between irq_stack_entry and* irq_stack_exit.*/ .macro irq_stack_exit mov sp, x19 //x19保存著svc mode下的棧，也就是EL1_SP .endm

那么irq的棧在哪設置的，多大呢？

在irq.h中定義了，irq棧的地址和size

#define IRQ_STACK_SIZE THREAD_SIZE #define IRQ_STACK_START_SP THREAD_START_SP

thread_info.h中定義了大小

#define THREAD_SIZE 16384 //也就是irq棧的大小大概15k #define THREAD_START_SP (THREAD_SIZE - 16) //也就是irq棧的首地址是從"0地址+15k"這個地方開始的

2、linux kernel中的棧stack

(1)、概念介紹：內核棧、內核空間進程棧、用戶空間進程棧

用戶空間進程棧、內核空間進程棧
對于一個應用程序而言，可以運行在用戶空間，也可以通過系統調用進入內核空間。在用戶空間，使用的是用戶棧，也就是我們軟件工程師編寫用戶空間程序的時候，保存局部變量的stack。陷入內核后，當然不能用用戶棧了，這時候就需要使用到內核棧。所謂內核棧其實就是處于SVC mode時候使用的棧。

內核棧
在linux最開始啟動的時候，系統只有一個進程（更準確的說是kernel thread），就是PID等于0的那個進程，叫做swapper進程（或者叫做idle進程）。

(2)、內核棧 的實現

內核棧是靜態定義的，如下：

（kernel-4.14/arch/arm/include/asm/thread_info.h）#define init_thread_info (init_thread_union.thread_info)#define init_stack (init_thread_union.stack) (kernel-4.14/include/linux/sched.h) union thread_union { #ifndef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASKstruct thread_info thread_info; #endifunsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)]; };

(2)、內核進程棧、用戶進程棧 的實現

Linux kernel在內核線程，或用戶線程時都會分配一個page frame，具體代碼如下：

(kernel-4.14/kernel/fork.c) static struct task_struct *dup_task_struct(struct task_struct *orig, int node) { ......stack = alloc_thread_stack_node(tsk, node);if (!stack)goto free_tsk; ...... }

底部是struct thread_info數據結構，頂部（高地址）就是該進程的棧了。
當進程切換的時候，整個硬件和軟件的上下文都會進行切換，這里就包括了svc mode的sp寄存器的值被切換到調度算法選定的新的進程的內核棧上來

3、總結

linux kernel arm32中定義的irq棧，其實就在一個static struct stack結構體變量中，大小為12bytes. irq_hander使用svc棧
linux kernel arm64中定義的irq棧，在內存"首地址"處，大小16k. irq_hander使用irq棧

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux kernel中的栈的介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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