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optee aarch64體系下棧的設(shè)計(sp_el0/sp_el1)


注意: 在默認(rèn)的情況下，本文講述的是armv8 aarch64體系，optee 3.12.0代碼

文章目錄

• • • • 1、optee os的四種棧內(nèi)存
      • 2、armv8-aarch64的兩種棧指針
      • 3、optee有關(guān)棧內(nèi)存和棧指針的代碼導(dǎo)讀
      • • （1）、在編譯時分配棧空間
        • （2）、在boot時和cpu_on時，設(shè)置SP_EL0指向tmp_stack，sp_el1指向thread_core_local[pos]
        • （3）、normal_entry和normal_exit時，ATF負(fù)責(zé)保存和恢復(fù)SP_EL0/SP_EL1的值
        • （4）、在進(jìn)入optee的thread線程時，會設(shè)置SP_EL0指向thread_stack
        • （5）、在el1_sync_abort和el0_sync_abort時，會將SP_EL0指向abort_stack

1、optee os的四種棧內(nèi)存

在學(xué)習(xí)棧之前，我們先回顧下，optee有兩種進(jìn)入方式、三種退出方式：

• Boot
• Normal entry
• Normal exit
• RPC exit
• Foreign interrupt exit

然后我們再看下，optee os種定義的四種棧內(nèi)存，如果是armv8架構(gòu)，只要看后面三種：

• Secure monitor stack (128 bytes), 綁定CPU，armv7平臺，optee os開啟了secure monitor時，會使用該棧
• Temp stack (small ~1KB),綁定CPU，臨時使用的棧，使用該棧期間，所有中斷都是disabled的，如果有abort那也是fatal的。例如在boot時，會使用temp stack,直至boot完成并退出; normal entry時，也會先使用temp stack，然后再切換程thread stack；
• Abort stack (medium ~2KB),綁定CPU， data abort或pre-fetch abort的時候使用該棧
• Thread stack (large ~8KB),不綁定CPU，給當(dāng)前線程或任務(wù)使用的，使用該棧時，interrupts是打開的

2、armv8-aarch64的兩種棧指針

如果是armv7/aarch32：

• temp stack：在entry和exit時，SP_SVC指向該棧內(nèi)存。SP_IRQ和SP_FIQ也會指向該棧內(nèi)存
• abort stack：SP_ABT指向該棧內(nèi)存
• thread stack：SP_SVC指向該棧內(nèi)存

如果是armv8 aarch64，ARM有兩種棧指針SP_EL0和SP_EL1。
在進(jìn)入optee時，硬件上會自動選擇SP_EL1做為SP，SP_EL1指向一個少量空間的結(jié)構(gòu)體thread_core_local[cpu_id]。
隨后會切換到我們常說的棧，也就是SP_EL0

• temp stack：在boot時，SP_EL0指向該棧內(nèi)存
• abort stack：SP_EL0指向該棧內(nèi)存
• thread stack：SP_EL0指向該棧內(nèi)存

透過事務(wù)看本質(zhì)，這里總結(jié)一下棧內(nèi)存和棧指針的使用:

• 在boot的時候、normal entry和normal exit的時候，使用temp stack棧內(nèi)存，棧指針為SP_EL0
• 在進(jìn)程正常運(yùn)行的時候，使用thread stack，棧指針為SP_EL0
• 在abort程序運(yùn)行的時候，使用abort stack，棧指針為SP_EL0
• 在normal entry剛進(jìn)入的時候，先使用的是SP_EL1，指向的是thread_core_local[cpu_id]結(jié)構(gòu)體，隨后就會切換到SP_EL0（指向的 temp stack），后面如果再調(diào)用到具體的線程，則會使用SP_EL0（指向的 thread stack）

3、optee有關(guān)棧內(nèi)存和棧指針的代碼導(dǎo)讀

（1）、在編譯時分配棧空間

• 在“nozi_stack”section中為每一個Core分配一個stack_tmp空間
• 在“nozi_stack”section中為每一個Core分配一個stack_abt空間
• 在“nozi_stack”section中分配CFG_TEE_CORE_NB_CORE數(shù)量個stack_thread空間

#define DECLARE_STACK(name, num_stacks, stack_size, linkage) \ linkage uint32_t name[num_stacks] \[ROUNDUP(stack_size + STACK_CANARY_SIZE + STACK_CHECK_EXTRA, \STACK_ALIGNMENT) / sizeof(uint32_t)] \__attribute__((section(".nozi_stack." # name), \aligned(STACK_ALIGNMENT)))#define GET_STACK(stack) ((vaddr_t)(stack) + STACK_SIZE(stack))DECLARE_STACK(stack_tmp, CFG_TEE_CORE_NB_CORE,STACK_TMP_SIZE + CFG_STACK_TMP_EXTRA, static); DECLARE_STACK(stack_abt, CFG_TEE_CORE_NB_CORE, STACK_ABT_SIZE, static); #ifndef CFG_WITH_PAGER DECLARE_STACK(stack_thread, CFG_NUM_THREADS,STACK_THREAD_SIZE + CFG_STACK_THREAD_EXTRA, static); #endif

（2）、在boot時和cpu_on時，設(shè)置SP_EL0指向tmp_stack，sp_el1指向thread_core_local[pos]

在optee的bootup流程中，或在cpu的喚醒流程中，都會調(diào)用set_sp函數(shù)，進(jìn)行設(shè)置SP_EL0指向tmp_stack，sp_el1指向thread_core_local[pos]結(jié)構(gòu)體

• FUNC _start , :
• FUNC cpu_on_handler

set_sp函數(shù)原型

/** Setup SP_EL0 and SPEL1, SP will be set to SP_EL0.* SP_EL0 is assigned stack_tmp_export + cpu_id * stack_tmp_stride* SP_EL1 is assigned thread_core_local[cpu_id]*/.macro set_spbl __get_core_poscmp x0, #CFG_TEE_CORE_NB_CORE/* Unsupported CPU, park it before it breaks something */bge unhandled_cpuadr x1, stack_tmp_strideldr w1, [x1]mul x1, x0, x1adrp x0, stack_tmp_exportadd x0, x0, :lo12:stack_tmp_exportldr x0, [x0]msr spsel, #0add sp, x1, x0bl thread_get_core_localmsr spsel, #1mov sp, x0msr spsel, #0.endm

（3）、normal_entry和normal_exit時，ATF負(fù)責(zé)保存和恢復(fù)SP_EL0/SP_EL1的值

（4）、在進(jìn)入optee的thread線程時，會設(shè)置SP_EL0指向thread_stack

如下列代碼中所示，在thread_alloc_and_run中，調(diào)用init_regs，該函數(shù)中填充了thread->regs.sp = thread->stack_va_end，返回到thread_alloc_and_run函數(shù)后，調(diào)用thread_resume(&threads[n].regs)，將thread_stack的地址，真正寫入到SP_EL0

#ifdef ARM64 static void init_regs(struct thread_ctx *thread, uint32_t a0, uint32_t a1,uint32_t a2, uint32_t a3) {thread->regs.pc = (uint64_t)thread_std_smc_entry;/** Stdcalls starts in SVC mode with masked foreign interrupts, masked* Asynchronous abort and unmasked native interrupts.*/thread->regs.cpsr = SPSR_64(SPSR_64_MODE_EL1, SPSR_64_MODE_SP_EL0,THREAD_EXCP_FOREIGN_INTR | DAIFBIT_ABT);/* Reinitialize stack pointer */thread->regs.sp = thread->stack_va_end;/** Copy arguments into context. This will make the* arguments appear in x0-x7 when thread is started.*/thread->regs.x[0] = a0;thread->regs.x[1] = a1;thread->regs.x[2] = a2;thread->regs.x[3] = a3;thread->regs.x[4] = 0;thread->regs.x[5] = 0;thread->regs.x[6] = 0;thread->regs.x[7] = 0;/* Set up frame pointer as per the Aarch64 AAPCS */thread->regs.x[29] = 0; } #endif /*ARM64*/void thread_alloc_and_run(uint32_t a0, uint32_t a1, uint32_t a2, uint32_t a3) {size_t n;struct thread_core_local *l = thread_get_core_local();bool found_thread = false;assert(l->curr_thread == -1);thread_lock_global();for (n = 0; n < CFG_NUM_THREADS; n++) {if (threads[n].state == THREAD_STATE_FREE) {threads[n].state = THREAD_STATE_ACTIVE;found_thread = true;break;}}thread_unlock_global();if (!found_thread)return;l->curr_thread = n;threads[n].flags = 0;init_regs(threads + n, a0, a1, a2, a3);thread_lazy_save_ns_vfp();l->flags &= ~THREAD_CLF_TMP;thread_resume(&threads[n].regs);/*NOTREACHED*/panic(); }

（5）、在el1_sync_abort和el0_sync_abort時，會將SP_EL0指向abort_stack

• LOCAL_FUNC el1_sync_abort , :
• LOCAL_FUNC el0_sync_abort , :

/* load abt_stack_va_end */ldr x1, [sp, #THREAD_CORE_LOCAL_ABT_STACK_VA_END]/* Keep pointer to initial record in x0 */mov x0, sp/* Switch to SP_EL0 */msr spsel, #0mov sp, x1

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的optee的栈指针和栈内存的介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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