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linux 中斷棧是 Linux 內(nèi)核中重要的一個(gè)組件，它用于處理系統(tǒng)中斷，以及處理 CPU 棧溢出時(shí)切換到特定上下文與后續(xù)行為。特別是，它可以幫助 Linux 內(nèi)核調(diào)用中斷處理程序。因此，它對 Linux 系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。本文將全面詳細(xì)介紹 linux 中斷棧的使用方法與原理。
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一. 使用方法
1. 設(shè)置中斷棧
Linux 中斷?？梢酝ㄟ^設(shè)置堆棧指針寄存器 sp 和鏈接器標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)設(shè)置。具體來講，在 setup.c 中的當(dāng)前 CPU 內(nèi)核段偏移量處定義標(biāo)簽：interrupt_stack；然后調(diào)用 setup_stack_pointer() 函數(shù)，用這個(gè)標(biāo)簽設(shè)置 sp 寄存器的值，從而完成堆棧指針的設(shè)置。
通過以下代碼，可以清楚地看到這一過程：
/*設(shè)置 sp 寄存器的值以設(shè)置中斷棧*/
static void setup_stack_pointer(int cpu, unsigned long stack)
{
unsigned long tss_stack = stack + interrupt_stack_size;
/*設(shè)置 TS 棧指針*/
wrmsrl(MSR_IA32_SYSENTER_ESP, tss_stack);
/*設(shè)置系統(tǒng)堆棧*/
x86_cpu_tss[cpu].sp1 = (unsigned long)tss_stack;
/*設(shè)置中斷棧*/
x86_cpu_tss[cpu].sp0 = (unsigned long)stack;
}
2. 使用中斷棧
當(dāng) CPU 中斷發(fā)生時(shí)，內(nèi)核就會使用預(yù)定義的中斷棧來處理。具體來說，當(dāng) CPU 中斷發(fā)生時(shí)，首先使用 x86_cpu_tss[cpu].sp0 寄存器的值來獲取內(nèi)核的堆棧指針，然后跳轉(zhuǎn)到中斷處理程序函數(shù)地址來處理中斷，該過程如代碼所示：
/*使用中斷棧處理 CPU 中斷*/
static void do_irq(unsigned long rflags, unsigned int irq,
struct pt_regs *regs)
{
/*獲取內(nèi)核堆棧指針*/
unsigned long *sp = (unsigned long *)(x86_cpu_tss[smp_processor_id()].sp0);
/*處理中斷*/
__asm__ __volatile__(
“movl %0, %%esp\n\t”
“call do_IRQ\n\t”
“movl %%esp, %0”
:”=r”(sp)
:”r”(sp)
);
}
三. 原理
1. 原理概述
Linux 中斷棧的原理主要基于 x86 處理器的段機(jī)制和堆棧機(jī)制。在 x86 架構(gòu)中，段是一段連續(xù)的虛擬地址空間，數(shù)據(jù)可以被存儲在段寄存器中，該段寄存器中的數(shù)據(jù)只有在該段激活之后才會被處理器訪問。在 Linux 中，用一個(gè)段寄存器（即 tss 寄存器）來存儲 CPU 上一次運(yùn)行的狀態(tài)，該段寄存器中存儲了 CPU 棧指針，該棧指針指向一個(gè)特殊的棧，即中斷棧，此時(shí) CPU 硬件就可以切換到 CPU 中斷處理程序中。
2. 標(biāo)準(zhǔn)堆棧
Linux 中斷棧和標(biāo)準(zhǔn) CPU 棧類似（如計(jì)算機(jī)原理中所討論那樣），也是一種棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只不過是一個(gè)特殊的棧，它用于處理 CPU 棧溢出時(shí)的切換操作。它和標(biāo)準(zhǔn)的 CPU 棧有以下幾點(diǎn)不同：
（1） 它的地址是獨(dú)立的，它的堆棧指針由 tss 寄存器保存。
（2） 它的地址在每個(gè) CPU 中都是獨(dú)立的，不同 CPU 的中斷棧是不相同的，地址范圍也是相互獨(dú)立的。
（3） 它在處理對應(yīng) CPU 的中斷時(shí)會被操作系統(tǒng)調(diào)用，從而獲取調(diào)用中斷處理程序的參數(shù)，完成中斷處理程序的調(diào)用。
綜上所述，Linux 中斷棧主要靠設(shè)置堆棧指針寄存器 sp 和鏈接器標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)，用來處理 CPU 棧溢出時(shí)的切
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當(dāng)前名稱：深入了解 Linux 中斷棧的使用方法與原理（linux中斷棧）
標(biāo)題URL：http://www.dlmjj.cn/article/cdiphde.html
