内容发布更新时间 : 2025/1/26 6:00:43星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

《ARM 与 Linux 些许问题》第三章：Linux 如何从用户

态进入内核态

本文基于 mstar801 平台 Linux2.6.35.11 内核。一、Linux 从用户态切换到 内核态的方法有哪些？

大体分为两种；主动式和被动式。

1.被动式：就是 Linux 在用户态(ARM 在用户模式)工作，没有主动发起请 求、而被动地进入内核态；包括硬件中断和程序异常。

2.主动式：就是 Linux 在用户态(ARM 在用户模式)工作，通过发起用户态 程序发起命令请求、ARM 响应进入特权模式进而 Linux 切入内核态；就是系统 调用。

二、分析上述两种切换的原理

1.被动式原理：当硬件中断过来时，通过硬件直接给 CPSR 置位、ARM 进 入 IRQ 模式、Linux 系统进入内核态；或者用户态代码出现异常、硬件也自动 完成上述工作。

2.主动式原理：即软中断，Linux 内核给用户空间开放了一个可以直接操作 硬件寄存器进而引发中断的机制系统调用。当用户态调用系统调用函数时，相 应的硬件被置位引发中断、导致 ARM 工作模式的切换（进入 IRQ 模式），进 而 Linux 进入内核态。 三、系统调用原理

例如，在用户空间 libc 库中有对系统调用 getuid()函数的定义和实现： #includeintgetuid(void){long__res;__asm__volatile(“SWI”)//x86 上是 int$0x80:” =a”(__res):”“(_NR_getuid);__syscall_return(int,__res);} kernel/arch/arm/include/asm/unistd.h

头文件

#define__NR_getuid(__NR_SYSCALL_BASE+24) Linux 用来实现系统调用

异常的实际指令是 SWI（x86 上 int $0x80），这一指令使用中断/异常向量号 128 将控制权移给内核。

SWI 指令其实会让 ARM 从用户模式进入管理模式，即 Linux 操作系统从 用户态进入内核态；此时，保存 CPSR 至 SPSR、保存 R15-PC 至 R14-LR，强 制 CPSR 致 ARM 进入管理模式、强制 R15-PC(程序计数器)从 0x0000 0008 处 取指令、即内核系统调用处理函数 vector_SWI()。见：《ARM 与 Linux 些许问 题》第一章：ARM 工作模式

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