上一期中我們介紹了 linux 4.19 核心的異常向量表，這一期我們將介紹 linux 4.19 核心在 arm64 處理器上的異常處理。
當異常發生時，處理器需要呼叫異常處理程式來處理異常，該呼叫過程可以粗略地分為儲存處理器當前狀態、呼叫異常處理程式和恢復異常發生前的處理器狀態三步，具體說來核心中異常處理的流程是[1]：
儲存處理器當前狀態。將當預處理器狀態 pstate 儲存在 spsr_el1 暫存器中，將返回位址儲存在 elr_el1 暫存器中，這兩個暫存器中的變數會在返回時被 eret 指令用於恢復處理器狀態。通過設定處理器狀態中的除錯掩碼位d、系統錯誤掩碼位a、中斷掩碼位i和快速中斷掩碼位f禁止除錯異常、系統錯誤異常、外部中斷和快速中斷。將發生錯誤的原因儲存在 esr_el1 暫存器中，將同步異常的錯誤位址儲存在 far_el1 暫存器中。如果處理器處於異常級別 el0 則將異常級別提公升到 el1。根據異常向量表基位址、生成異常的異常級別和異常型別計算出異常向量的位置，通過異常向量跳轉到異常處理程式的入口。異常向量表的基位址是儲存在 vbar_el1 暫存器中的。
呼叫異常處理程式。以異常級別 el0 下64位應用程式發生的同步異常為例，其異常處理程式入口為 sync，異常向量表通過 kernel_ventry 巨集跳轉到了該入口（同步異常和非同步異常的概念見第27期）。kernel_ventry 在跳轉的時候會為將異常級別加到跳轉入口之前，所以這時實際跳轉到的入口是 el0_sync，其彙編**在 openeuler/kernel/blob/kernel-4.19/arch/arm64/kernel/entry.s 檔案中可以找到：
/*
* el0 mode handlers.
*/.align 6
el0_sync:
kernel_entry 0
mrs x25, esr_el1 // read the syndrome register
lsr x24, x25, #esr_elx_ec_shift // exception class
cmp x24, #esr_elx_ec_svc64 // svc in 64-bit state
b.eq el0_svc
cmp x24, #esr_elx_ec_dabt_low // data abort in el0
b.eq el0_da
cmp x24, #esr_elx_ec_iabt_low // instruction abort in el0
b.eq el0_ia
cmp x24, #esr_elx_ec_fp_asimd // fp/asimd access
b.eq el0_fpsimd_acc
cmp x24, #esr_elx_ec_sve // sve access
b.eq el0_sve_acc
cmp x24, #esr_elx_ec_fp_exc64 // fp/asimd exception
b.eq el0_fpsimd_exc
cmp x24, #esr_elx_ec_sys64 // configurable trap
b.eq el0_sys
cmp x24, #esr_elx_ec_sp_align // stack alignment exception
b.eq el0_sp
cmp x24, #esr_elx_ec_pc_align // pc alignment exception
b.eq el0_pc
cmp x24, #esr_elx_ec_unknown // unknown exception in el0
b.eq el0_undef
cmp x24, #esr_elx_ec_breakpt_low // debug exception in el0
b.ge el0_dbg
b el0_inv
.macro kernel_entry, el, regsize =64.
if \regsize ==
32mov w0, w0 // zero upper 32 bits of x0
.endif
stp x0, x1,
[sp, #16*0
]stp x2, x3,
[sp, #16*1
]stp x4, x5,
[sp, #16*2
]stp x6, x7,
[sp, #16*3
]stp x8, x9,
[sp, #16*4
]stp x10, x11,
[sp, #16*5
]stp x12, x13,
[sp, #16*6
]stp x14, x15,
[sp, #16*7
]stp x16, x17,
[sp, #16*8
]stp x18, x19,
[sp, #16*9
]stp x20, x21,
[sp, #16*10
]stp x22, x23,
[sp, #16*11
]stp x24, x25,
[sp, #16*12
]stp x26, x27,
[sp, #16*13
]stp x28, x29,
[sp, #16*14
]……
el0_da:
/** data abort handling
*/mrs x26, far_el1
enable_daif
ct_user_exit
clear_address_tag x0, x26
mov x1, x25
mov x2, sp
bl do_mem_abort
b ret_to_user
恢復處理器狀態，繼續執行程式。異常處理程式執行完之後跳轉到了ret_to_user，其彙編**在同乙個檔案中可以找到：
ret_to_user:
disable_daif
gic_prio_kentry_setup tmp=x3
ldr x1,
[tsk, #tsk_ti_flags]
and x2, x1, #_tif_work_mask
cbnz x2, work_pending
finish_ret_to_user:
enable_step_tsk x1, x2
#ifdef config_gcc_plugin_stackleak
bl stackleak_erase
#endif
kernel_exit 0
kernel_exit 巨集的彙編**可以在同乙個檔案中找到：
……
msr elr_el1, x21 // set up the return data
msr spsr_el1, x22
ldp x0, x1,
[sp, #16*0
]ldp x2, x3,
[sp, #16*1
]ldp x4, x5,
[sp, #16*2
]ldp x6, x7,
[sp, #16*3
]ldp x8, x9,
[sp, #16*4
]ldp x10, x11,
[sp, #16*5
]ldp x12, x13,
[sp, #16*6
]ldp x14, x15,
[sp, #16*7
]ldp x16, x17,
[sp, #16*8
]ldp x18, x19,
[sp, #16*9
]ldp x20, x21,
[sp, #16*10
]ldp x22, x23,
[sp, #16*11
]ldp x24, x25,
[sp, #16*12
]ldp x26, x27,
[sp, #16*13
]ldp x28, x29,
[sp, #16*14
]ldr lr,
[sp, #s_lr]
add sp, sp, #s_frame_size // restore sp
……
參考文獻
[1] 《linux核心深度解析》，余華兵著，2019
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