Assembly 为什么在arm64引导代码中将init_任务结构地址保存到sp_el0？

这是来自linux arm64（arch/arm64/kernel/head.S）的汇编代码。（内核源代码5.4.21）

我会尽力解释的，如果我错了，请有人告诉我并纠正我

• 第1行：x4=（初始化线程联合的页面地址）。我发现init_thread_union是内核链接脚本（arch/arm64/kernel/vmlinux.lds）中的一个变量。这个vmlinux.lds是在内核构建期间从vmlinux.lds.S生成的
• 第2行：sp=（x4+#螺纹尺寸）。看起来像是为此线程设置堆栈指针。（看起来此线程正在使用init_thread_union内存区域）（使用init_thread_union位置的4K字节作为此线程的堆栈）
• 第3行：x5=（init_task结构的地址），我发现init_task是init task的task结构（在init/init_task.c中）。所以这个结构包含线程信息
• 第4行：sp_el0=x5。为什么要用线程信息设置异常级别为0的堆栈指针？该sp_el0与第2行中的sp不同吗？（我想我们现在是el 1，所以第2行中的sp表示sp_el1）。x5随后用于第10行

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我不能确切地理解这段代码在做什么。尤其是第四行。这段代码在做什么？

好的，关于arm64上堆栈管理的速成课程：

在EL1，您有两个堆栈指针寄存器，可以使用

mrs

/

msr

访问它们：

sp_EL1

和

sp_el0

。您还有一个名为

sp

的寄存器，您可以在大多数其他指令（如

add

、

str

）中访问该寄存器。然后还有另一个名为

spsel

的系统寄存器，它由一个位组成，控制

sp

是

sp_el1

还是

sp_el0

的别名。举例说明：

movz x1, 0x1000
movz x2, 0x2000
msr sp_el0, x1
msr sp_el1, x2
msr spsel, 0
add x3, sp, 0x10
msr spsel, 1
add x4, sp, 0x20
// AT this point, x3 == 0x1010 and x4 == 0x2020

此外，当您在EL1上运行并且

eret

到EL0时，堆栈指针将始终是

sp_EL0

。但这一切的原因是，当您再次对EL1执行异常时，堆栈指针总是切换到

sp_EL1

。之所以这样做，是因为每个通用寄存器在该点上都保存用户空间值，并且您需要一种在不破坏任何值（或存储到userland内存）的情况下保存它们的方法。
因此，内核通常要做的是在

sp_el1

中设置一个异常堆栈，当发生异常时，可以将寄存器溢出到该堆栈上。当从EL1到EL1发生异常（例如IRQ）时，通常应该安全地存储在发生异常之前正在使用的堆栈指针，因此可以完全在

sp_EL1

上运行内核本身
然而，大多数操作系统不这样做，而是添加另一个堆栈指针，如果您愿意的话，添加一个“普通内核堆栈”。然后异常流将如下所示：

以EL1为例，硬件隐式切换到

sp_EL1

并禁用中断

将所有通用寄存器溢出到异常堆栈

用“普通内核堆栈”指针的地址替换

sp_el0

中的值

切换到spsel，0并启用中断

由于异常向量根据您是来自

sp_el0

还是

sp_el1

上运行的上下文而有所不同，这允许您将“预期异常”限制在

sp_el0

，如果您在

sp_el1

上运行时发生异常，则假定您在关键部分出现故障并陷入恐慌

现在来看您所展示的代码：它在前四条指令中所做的只是设置异常和“正常”堆栈指针。它似乎是用

spsel，1

运行的

还要注意的是，

stru\l

不是一条实际的指令，而是一个特定于Linux的宏：

/*
 * @src: source register (32 or 64 bit wide)
 * @sym: name of the symbol
 * @tmp: mandatory 64-bit scratch register to calculate the address
 *       while <src> needs to be preserved.
 */
.macro  str_l, src, sym, tmp
adrp    \tmp, \sym
str \src, [\tmp, :lo12:\sym]
.endm

---

正如您所看到的，它没有使用与您的非常相似的旧值

x5

，但我看到您缩小了它的范围！您也可以简单地编辑上一个问题。@fuz我的问题太多，无法包含在一个问题中。所以我打算把它分成两三个问题。我不知道我的前一个问题仍然存在（我将删除它并用于下一个问题）。可能是个好主意。不幸的是，我无法帮助您回答您的问题，因为我没有足够的经验。

init\u thread\u union

属于

thread\u union

类型，显然。因此，前两行设置了每个线程的唯一堆栈。在EL0堆栈上保存

init_task

，可能是为了让EL0代码知道在哪里可以找到它（我假设整个例程都在EL1调用）。@MargaretBloom是的，读了你的评论后，看起来是这样的。因此，init_thread_union似乎被用作当前线程堆栈，可以选择将task_struct或thread_info保留在最低地址（堆栈向下增长）。顺便说一下，我在内核源代码中找不到正在声明的init_线程联合，可能是由脚本生成的。。？谢谢你的评论。好吧，看完你的答案后，我还是有点困惑。首先是一些想法。每个进程和每个线程（进程中）都有自己的堆栈。例如，EL0可用于用户应用程序，EL1可用于操作系统。所以当有这么多堆栈时，你的意思是只有sp_el0和sp_el1覆盖所有堆栈，对吗？我想是的。当有函数调用时，堆栈帧递减，堆栈指针从堆栈帧的顶部开始（堆栈向下增长）。堆栈中保存了函数调用参数、自动变量（可能也返回值？）。考虑到所有这些，现在我知道sp只是sp_el0或sp_el1的别名。（我猜到了）。一个需要澄清的问题：当EL0期间发生异常时，寄存器是否溢出到sp_EL0堆栈或sp_el1堆栈？（我猜sp_el1堆栈…），另一个问题：没有专门用于异常处理的堆栈指针，对吗？（对于

/*
 * @src: source register (32 or 64 bit wide)
 * @sym: name of the symbol
 * @tmp: mandatory 64-bit scratch register to calculate the address
 *       while <src> needs to be preserved.
 */
.macro  str_l, src, sym, tmp
adrp    \tmp, \sym
str \src, [\tmp, :lo12:\sym]
.endm

adrp x5, __fdt_pointer
str x21, [x5, :lo12:__fdt_pointer]