linux任务切换内核源码,tls Linux进程切换(1) 基本框架(5)

小咪咪 2023-01-19 12:58 10阅读 0赞

(2)概念同上，不过是处理tls(thread local storage)的切换。这里硬件寄存器涉及tpidr\_el0和tpidrro\_el0，涉及的内存是task.thread.tp\_value。具体的应用场景是和线程库相关，具体大家可以自行学习了。

(3)具体的切换发生在arch/arm64/kernel/entry.S文件中的cpu\_switch\_to，代码如下：

ENTRY(cpu\_switch\_to) －－－－－－－－－－－－－－－－－－－(1)

mov x10, \#THREAD\_CPU\_CONTEXT －－－－－－－－－－(2)

add x8, x0, x10 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－(3)

mov x9, sp

stp x19, x20, \[x8\], \#16－－－－－－－－－－－－－－－－(4)

stp x21, x22, \[x8\], \#16

stp x23, x24, \[x8\], \#16

stp x25, x26, \[x8\], \#16

stp x27, x28, \[x8\], \#16

stp x29, x9, \[x8\], \#16

str lr, \[x8\] －－－－－－－－－A

add x8, x1, x10 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－(5)

ldp x19, x20, \[x8\], \#16－－－－－－－－－－－－－－－－(6)

ldp x21, x22, \[x8\], \#16

ldp x23, x24, \[x8\], \#16

ldp x25, x26, \[x8\], \#16

ldp x27, x28, \[x8\], \#16

ldp x29, x9, \[x8\], \#16

ldr lr, \[x8\] －－－－－－－B

mov sp, x9 －－－－－－－C

ret －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－(7)

ENDPROC(cpu\_switch\_to)

(1)进入cpu\_switch\_to函数之前，x0，x1用做参数传递，x0是prev task，就是那个要挂起的task，x1是next task，就是马上要切入的task。cpu\_switch\_to和其他的普通函数没有什么不同，尽管会走遍万水千山，但是最终还是会返回调用者函数\_\_switch\_to。

在进入细节之前，先想一想这个问题：cpu\_switch\_to要如何保存现场？要保存那些通用寄存器呢？其实上一小段描述已经做了铺陈：尽管有点怪异，本质上cpu\_switch\_to仍然是一个普通函数，需要符合ARM64标准过程调用文档。在该文档中规定，x19～x28是属于callee-saved registers，也就是说，在\_\_switch\_to函数调用cpu\_switch\_to函数这个过程中，cpu\_switch\_to函数要保证x19～x28这些寄存器值是和调用cpu\_switch\_to函数之前一模一样的。除此之外，pc、sp、fp当然也是必须是属于现场的一部分的。

(2)得到THREAD\_CPU\_CONTEXT的偏移，保存在x10中

(3)x0是pre task的进程描述符，加上偏移之后就获取了访问cpu context内存的指针(x8寄存器)。所有context的切换的原理都是一样的，就是把当前cpu寄存器保存在内存中，这里的内存是在进程描述符中的 thread.cpu\_context中。

(4)一旦定位到保存cpu context(各种通用寄存器)的内存，那么使用stp保存硬件现场。这里x29就是fp(frame pointer)，x9保存了stack pointer，lr是返回的PC值。到A代码处，完成了pre task cpu context的保存动作。

(5)和步骤(3)类似，只不过是针对next task而言的。这时候x8指向了next task的cpu context。

(6)和步骤(4)类似，不同的是这里的操作是恢复next task的cpu context。执行到代码B处，所有的寄存器都已经恢复，除了PC和SP，其中PC保存在了lr(x30)中，而sp保存在了x9中。在代码C出恢复了sp值，这时候万事俱备，只等PC操作了。

(7)ret指令其实就是把x30(lr)寄存器的值加载到PC，至此现场完全恢复到调用cpu\_switch\_to那一点上了。

参考文献：

1、ARM标准过程调用文档(IHI0056C\_beta\_aaelf64.pdf)

2、Linux 4.4.6内核源代码

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