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关于linux:笨叔点滴1-为什么dopagefault函数里代码需要判断用户态还是内核态

jiezi

“各位小伙伴，我是小笨叔，从明天开始，笨叔尽量每天给大家分享一点点小东西，可能是笨笨的小点滴，就像小雨点一样，它会缓缓会合到大江大海！”

前两天有一个两个小伙伴探讨这么一个问题。

A : 在 do_page_fault 函数中有这样一段代码，这都是在内核中的代码了为什么还要判断是在内核态还是在用户态？解决异样时必定是在内核态吧？

if (!user_mode(regs))

    goto no_context;

B：内核常驻内存，不会缺页，相同，用户态内存有可能会产生缺页，进入内核的异样解决流程入口执行异样解决，没感觉有什么不妥，缺页不肯定是在内核态，这个假如错的。

A：既然这样的话，那么内核的代码永远不会产生缺页中断了。只能是用户过程产生缺页中断了。

A 同学持续说。

A：当产生异样时，arm 的状态就会发生变化，此时不会是用户态的。arm 不是有 7 种工作模式吗？

cpsr 寄存器的低四位都为 0 的话，阐明是用户模式，产生异样时有相应的异样模式，然而必定不会是用户模式，所以我感觉内核代码中

if (user_mode(regs))

这条语句永远不会成立，

define user_mode(regs) \

(((regs)->ARM_cpsr & 0xf) == 0)

从它的实现来看，就是判断最低 4 位是否为 0，显然在异样模式下，不可能为 0 的

下面是 A 同学和 B 同学的对话，你们感觉他们探讨的货色都对吗？

图片

01 对于异样

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咱们了解的 CPU 不就是干两件事件嘛？一个是取指令，另外一个是把指令给执行了。就好比我家小朋友，她名字叫做小笨笨。我和她说，小笨笨，你去冰箱里帮爸爸拿一罐可乐。小朋友第一件事件，就是要听到我说的话，这个就是取指令，她听懂了之后，她可能有如下几个行为。

        1. 她去冰箱给我拿了一罐可乐给我

         2. 她走去冰箱那里，然而中途遇到妈妈，妈妈逗她玩了一会，她去厨房给我拿了一个苹果

         3. 耍赖，跑了

下面三种状况，就是 CPU 的三种状况，第一个是 CPU 失常执行了这条命令，第二种状况，正在执行这条指令的时候，中途遇到问题了，后果产生谬误了。第三条，几乎就是一条非法指令。

对于 ARM 处理器来说，反对 4 大类的异样。

  1. 中断（interrupt）。就是咱们平时了解的中断，次要由外设触发，是典型的异步异样。ARM 中次要包含两种类型的中断：IRQ(一般中断) 和 FIQ。2. 异样（aborts）可能是同步或异步异样。包含指令异样 (取指令时产生)、数据异样 (读写内存数据时产生)，能够由 MMU 产生 (比方典型的缺页异样)，也能够由内部存储系统产生 (通常是硬件问题)。3.  复位（reset）复位被视为一种非凡的异样。4. 异样指令。由异样触发指令触发的异样，比方 Supervisor Call (SVC)、Hypervisor Call (HVC)、Secure monitor Call (SMC)，SWI 等

那么 ARM 处理器在产生异样之后，通常会有一个异样向量表来和软件进行交互，因为异样产生了，处理器本人解决不了，须要操作系统或者软件来参加。上面这张图就是 ARM 手册上的列出来的异样向量表。

这张图是比较简单的明了的 vector table。

通常异样产生之后，ARM 处理器会帮咱们做一些事件，这些事件是硬件帮忙咱们做的：

  1. 把下一条指令的地址（返回地址）保留到新处理器模式的 LR 寄存器
  2. 把 cpsr 保留到 spsr 中
  3. 设置适当的 cpsr（扭转处理器的 ARM 状态、扭转处理器进入相应的异样模式、（视状况）扭转中断禁止位禁止相应中断）
  1. 设置 PC 指向异样向量表中对应的中央

那么软件须要做些啥呢？？？

  1. 保留以后共用寄存器的值，（如 SVC 模式和 IRQ 模式共用 r0～r12 以及 r15 及 pc）到以后模式的栈内存。保障之前模式的值不被毁坏。

    1. 进入异样处理函数。解决异样。

      1. 中断返回，将之前保留到栈里的值读回，并 SPSR 的值赋值给 CPSR 实现被动切换到之前的模式

02

—

所以回到方才那个同学的探讨，当执行到 do_page_fault 时，这时候曾经是在 SVC 模式，也就是内核模式，然而产生异样的那个工夫点，有可能是在用户模式也可能是在内核模式，所以，在 do_page_fault 时，数据结构 struct pt_regs 保留的是 产生异样现场时候的寄存器上下文，而不是 do_page_fault 以后的寄存器的状态，比方 CPSR。

留神这里 do_page_fault 函数里的第三个参数 regs, 不要被 regs 的名字蛊惑了，尽管她长得难看，然而不是示意以后这个工夫点的 寄存器的状态哟。

struct pt_regs 数据结构定义如下。

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