什么是陷阱框架？陷阱框架和task_struct有什么区别？答案

【问题标题】：What is trap frame? And what is difference between trap frame and task_struct?什么是陷阱框架？陷阱框架和task_struct有什么区别？
【发布时间】：2017-12-17 03:28:00
【问题描述】：

task_struct 用于存储 CPU 的状态，trap frame 做同样的事情，那么它们有什么不同呢？陷阱框架是数据结构还是正义和概念？

【问题讨论】：

标签： linux unix linux-kernel xv6

【解决方案1】：

cpu 状态 - 是关于上下文切换，而 trapframe 保存在异常或 irq 出现后保存在 tcb 中的用户空间状态。

我的解释将基于self-written OS for raspberry pi 2 (ARMv7)

这里是任务结构，它存储上下文和陷阱帧：

class task {
private:
public:
    uint32_t pid;
    pde_t *pgd;
    tstate state;
    uint32_t *kstack;
    context *ctx;
    trapframe *tf;
    task() {};
    void init_vm();
    int load_binary(char *binary_obj);
};

上下文是一组被调用者保存的寄存器，代表任务在被其他任务抢占之前的状态（上下文切换）

struct context {
    uint32_t    r4;
    uint32_t    r5;
    uint32_t    r6;
    uint32_t    r7;
    uint32_t    r8;
    uint32_t    r9;
    uint32_t    r10;
    uint32_t    r11;
    uint32_t    r12;
    uint32_t    lr;
};

当调度程序发生上下文切换时，当前任务将其寄存器保存到*ctx in class task，并从下一个任务加载新的寄存器集：

请注意，下例中的 R0 是 THIS 指针，因为我们调用特定对象的方法。所以参数是 R1 和 R2

void scheduler::swtch(struct context **oldctx, struct context *newctx)
{
    /* r0-r3 are not preserved during call, no need to save them */
    asm volatile("push {r4-r12, lr}");
    /* save current kernel thread sp to oldctx */
    asm volatile("str r13, [r1]");
    /* Load newctx (new sp) to sp register */
    asm volatile("mov r13, r2");
    /* Load all other registers from new ctx,
     *  refer struct context format for details */
    asm volatile("pop {r4-r12, lr}");
}

现在关于trapframe：

struct trapframe {
    uint32_t   sp_usr;     // user mode sp
    uint32_t   lr_usr;     // user mode lr
    uint32_t   sp_svc;
    uint32_t   lr_svc;
    uint32_t   spsr;
    uint32_t   r[N_GEN_REGS];
    uint32_t   pc;         // (lr on entry) instruction to resume execution
};

Trapframe 存储在出现异常期间保存的寄存器集，因此使用 Trapframe 我们可以返回并继续执行（当将处理异常或 irq 时）

【讨论】：

【解决方案2】：

为了澄清，task_struct 包含进程的信息，而不是 CPU。操作系统可以管理多个进程，因此task_struct可能有多个实例

Trapframe 保存用户空间寄存器。当 cpu 从用户模式变为内核模式时，它会保存用户空间寄存器（例如supervisor mode in xv6-riscv）。

当然trapframe是一种数据结构。

您可以在下面的链接中查看 Trapframe 的外观，请参阅 proc.h 和 proc.c

https://github.com/mit-pdos/xv6-public

【讨论】：