tls Linux进程切换(1) 基本框架(5)

（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

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-76979-5.html