Linux 的上下文切换中保存了哪些寄存器状态？答案

【问题标题】：What register state is saved on a context switch in Linux?Linux 的上下文切换中保存了哪些寄存器状态？
【发布时间】：2010-06-09 14:17:37
【问题描述】：

您会在 Linux 中的哪个位置查找在上下文切换中保存了哪些寄存器？例如，我想知道在内核模式驱动程序代码中使用 FP 或向量寄存器是否安全（主要对 x86-64 和 ARM 感兴趣，但我希望得到与架构无关的答案）。

【问题讨论】：

您想使用 FP 寄存器将信息传递回用户模式进程吗？
想必，上下文切换不是必须保存所有寄存器吗？否则你永远不能使用它不保存的寄存器，因为你永远不知道它的值什么时候会被覆盖。
@Justin：许多操作系统（包括 windows 和 linux）仅在 FPU/SSE 寄存器第一次被进程使用后才保存它们。这是因为这是一个昂贵的过程，相对来说很少见。
我不想将信息传递回用户模式；我想知道我是否可以在我的驱动程序中使用额外的寄存器（或做 FP 数学）。
@Justin：如果 FPU 状态未初始化，则抛出异常。操作系统捕捉到这个，设置一个“这个线程使用 FPU 标志”，初始化 FPU 状态，并恢复线程。

标签： linux linux-device-driver

【解决方案1】：

由于似乎没有人回答这个问题，让我冒险。

看看 _math_restore_cpu 和 __unlazy_fpu 方法。

您可以在这里找到它们：

类似 x86 的处理器具有用于保存 (fnsave) 和恢复 (frstor) FPU 状态的单独指令，因此看起来操作系统需要保存/恢复它们。

我认为除非 FPU 单元已被用户模式进程使用，否则 linux 上下文切换不会为您保存它。

因此，您需要自己（在您的驱动程序中）进行确认。您可以在驱动程序中使用 kernel_fpu_begin/end 来执行此操作，但通常不是一个好主意。

为什么这不是一个好主意？来自 Linus 本人：http://lkml.indiana.edu/hypermail/linux/kernel/0405.3/1620.html

引用：

您可以在 x86 上“安全地”使用

kernel_fpu_begin(); ... kernel_fpu_end();

并确保所有 FP 的东西介于这两件事之间，并且你不做任何事情 可能会出错或休眠。

kernel_fpu_xxx() 宏确保抢占被关闭等，所以以上内容应该始终是安全的。

即便如此，当然，在内核假设你实际上有一个 FPU，当然。内核内 FP 仿真包是不应该与内核 FP 指令一起工作。

哦，因为内核没有链接使用 libc，你不能使用任何东西甚至遥不可及。这一切都必须是 gcc 可以在线执行的操作，没有任何函数调用。

换句话说：规则是你真的不应该在核心。有办法做到这一点，但他们往往是一些真实的 特殊情况，尤其是做 MMX/XMM 工作。即唯一“合适的”FPU 用户实际上是 RAID 校验和 MMX 的东西。

莱纳斯

无论如何，你真的要依赖英特尔的浮点单元吗？ http://en.wikipedia.org/wiki/Pentium_FDIV_bug（开个玩笑:-)）。

【讨论】：