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<a href="">Linux内核中的中断栈与内核栈的补充说明</a> (2012-02-20 20:17)
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<p><span style="font-size:16px"><span style="font-family:黑体">中断栈与内核栈的话题更多地属于内核的范畴，所以在《深入Linux设备驱动程序内核机制》第5章“中断处理”当中，基本上没怎么涉及到上述内容，只是在5.4节有些许的文字讨论中断栈在中断嵌套情形下可能的溢出问题。<br> <br> 本贴在这个基础上对内核栈与中断栈的话题做些补充，讨论基于x86 32位系统，因为64位系统下Linux内核关于栈的支持原理上是相同的，不过也有些特性属于64位特有的，比如IST(Interrupt Stack Table)，如果可能将来会在processor版块发个帖子专门讨论。</span><br> <br> <span style="font-family:黑体">1. <strong>x86下内核栈与中断栈是否共享的问题<br> </strong><br> 我们知道Linux系统下每个用户进程都有个task_struct对象来表示，同时在处理器层面还对应一个TSS(Task State Segment)，当中断发生时，用户进程或者处于用户态（ring 3)或者处于内核态(ring 0)，如果是在用户态，那么会发生栈的切换问题，也就是会切换到内核态的栈，如果是在内核态，那么就没有栈切换的问题。但是x86处理器在ring 0上只有一个ESP,这意味着中断发生后，只能使用一个栈，这个栈就是内核栈(kernel stack)。处理器的硬件逻辑会将被中断进程的下条指令(CS,EIP)以及EFLAG压入栈，当然如果发生用户态栈向内核态栈的切换，处理器还会把用户态的(SS, ESP)也压入栈，此时使用的就是内核栈。这个行为属于处理器的硬件逻辑范畴，不是系统软件的行为。<br> <br> 至于x86下内核栈与中断栈是否共享的问题，其实是个内核设计的问题，换言之，中断栈可与内核栈共享，也可重新分配一个独立的中断栈。2.4的内核版本似乎采用中断栈与内核栈共享的设计，因为这种设计的好处是代码相对简单，如前所述，直接使用ESP0就可以了，但是负面因素是中断栈如果发生嵌套，可能破坏内核栈的一些数据，因为毕竟共享，所以栈空间有时候难免会捉襟见肘。所以在2.5内核版本开发中，来自IBM的一位大侠曾提交过一个补丁(详见http://lwn.net/Articles/21846/)，试图在中断发生时，从内核栈switch到一个独立的中断栈中，后来也不知道被内核社区采纳了没有，总之我现在在3.2的内核源码中没有看到那位仁兄的补丁代码了，当然也可能是那个补丁已经长成现在的代码样子了。<br> <br> 现在的Linux内核中采用的是内核栈与中断栈分离的设计，下面我们从源码层面来看一看这种分离是如何完成的。<br> <br> </span></span><span style="font-size:16px"><span style="font-family:黑体">内核栈与中断栈分离的核心代码发生在do_IRQ() --> handle_irq() --> execute_on_irq_stack()<br> 最后一个函数字面上的意思大约是在中断栈中执行中断处理例程，也就是说中断的处理函数会在独立于被中断进程的上下文中执行。execute_on_irq_stack的函数实现为：<br> <br> <span style="font-family:Courier"><arch/x86/kernel/irq_32.c></span></span><span style="font-family:Courier"><br> <br> </span></span></p>
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<ol class="dp-css" style="margin:0px 1px 0px 0px; padding:5px 0px"><li><span style="font-family:Courier"><span style="color:#000000">static inline <span style="color:#ff00"> int</span><br> </span></span></li><li><span style="font-family:Courier"><br> </span></li><li><span style="font-family:Courier">execute_on_irq_stack<span style="color:#00cc">(</span><span style="color:#ff00">int</span> overflow<span style="color:#00cc">,</span> struct irq_desc <span style="color:#00cc">*</span>desc<span style="color:#00cc">,</span> <span style="color:#ff00"> int</span> irq<span style="color:#00cc">)</span><br> </span></li><li><span style="font-family:Courier"><br> </span></li><li><span style="font-family:Courier"><span style="color:#00cc">{<!-- --></span><br> </span></li><li><span style="font-family:Courier"> union irq_ctx <span style="color:#00cc"> *</span>curctx<span style="c |
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