mips 异常处理和进程切换

一. 内核栈

每个进程拥有一个内核栈，调度切换至一个新进程时，会根据task_struct->stack(struct thread_info 结构体类型） 的值设置 *kernelsp（当前正在运行进程之内核栈栈顶），将kernelsp的值设置为 task_struct->stack + THREAD_SIZE - 32（MIPS 下，使用set_saved_sp 宏来完成设置）。

内核栈主要用于进程运行时产生异常，将异常的现场保存在内核栈上（使用SAVE_ALL宏，SAVE_ALL宏包括SAVE_SOME宏）。


二. 异常产生时现场的保存

使用SAVE_SOME 保存上下文时，如发现从用户态切入核心态，则首先用 get_saved_sp 宏将*kernelsp 置入sp，也就是说：

若是用户态 --> 内核态，则 k0 = sp, sp = *kernelsp - PT_SIZE，store k0, PT_R29(sp)，保存其它寄存器。

若是内核态 --> 内核态，直接 k0 = sp, sp = sp - PT_SIZE，store k0, PT_R29(sp)，然后保存其它寄存器。

本质是内核栈上分配 PT_SIZE（=sizeof(struct pt_regs)）大小的空间，作为上下文的保存空间。保存时所有数据精心组织，最后就是一个 struct pt_regs 结构。

三. 进程的切换过程

进程A --> 时钟中断 --> schedule --> switch_to(resume) --> schedule 返回 --> ret_from_irq --> 进程B

1、时钟中断后使用 SAVE_ALL 在内核栈上保存 $0, $2, $3, $4~$7, $8~$9(64bit), $25, $28, $29, $31, STATUS, CAUSE, EPC。

2、随后调用 switch_to，switch_to调用叶函数resume，完成两个工作：

1）、保存正在运行任务的上下文：

保存 STATUS，使用cpu_save_nonscratch 保存$16~$23, $29(sp), $30，以及 $31, 有FPU还要fpu_save_double 保存FPU的寄存器。所有都保存于thread_struct 结构中，该结构为 task_struct 的一部分。

这些保存的是 switch_to 前后的上下文


2）、将要运行的任务上下文加载：

$28 <---- &thread_info
cpu_restore_nonscratch 恢复 $16~$23, $29(sp), $30
*(kernelsp) <---- &thread_info + THREAD_SIZE - 32
恢复 thread_struct 中保存的 STATUS（bit 0, bit 8~15 用当前STATUS值替换）

新进程加载也是 switch_to 前后上下文。

3、do_IRQ 返回后，回到handle_int宏执行ref_from_irq，此时sp指向新进程的 pt_regs 结构（即*kernelsp - PT_SIZE + 压入栈中寄存器个数*每个寄存器所占字节数）。

ref_from_irq调用RESTORE_ALL从新进程的 pt_regs 结构中弹出新进程产生时钟中断的时候调用SAVE_ALL保存到pt_regs 结构中的值，并把这些寄存器的值放到cpu中，最后ref_from_irq调用eret返回用户态。