详细分析contrex-A9的汇编代码__switch_to（进程切换）

//函数原型：版本linux-3.0.8
struct task_struct *__switch_to(structtask_struct *,
struct thread_info *, struct thread_info *);
 
#define switch_to(prev,next,last)                                       \
do {                                                                   \
        last =__switch_to(prev,task_thread_info(prev), task_thread_info(next));        \
} while (0)
//首先我们看一下下面的宏：
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)
//下面其实就是指向对应的struct成员
/*
CC_STACKPROTECT补丁是Tejun Heo在年给主线kernel提交的一个用来防止内核堆栈溢出的补丁。
默认的config是将这个选项关闭的，可以在编译内核的时候，修改.config文件为CONFIG_CC_STACKPROTECTOR=y
来启用。未来飞天内核可以将这个选项开启来防止利用内核stack溢出的day攻击。这个补丁的防
溢出原理是：在进程启动的时候，在每个buffer的后面放置一个预先设置好的stack canary，你
可以把它理解成一个哨兵，当buffer发生缓冲区溢出的时候，肯定会破坏stack canary的值，当
stack canary的值被破坏的时候，内核就会直接当机。那么是怎么判断stack canary被覆盖了呢？
其实这个事情是gcc来做的，内核在编译的时候给gcc加了个-fstack-protector参数.
*/
DEFINE(TSK_STACK_CANARY,     offsetof(struct task_struct,stack_canary));
//task_struct
DEFINE(TI_TASK,              offsetof(struct thread_info, task));
//
/*
 * Domain types
 */
/*
#define DOMAIN_NOACCESS 0
#define DOMAIN_CLIENT  1//是用户的域（执行程序，访问数据），以及由所述接入加以防护
                        //个别章节和页面组成域的权限。
#ifdef CONFIG_CPU_USE_DOMAINS
#define DOMAIN_MANAGER 3//控制域的行为（当前域的sections和page，以及域访问）。
#else
#define DOMAIN_MANAGER 1
#endif
*/
//对应图



//这个domain通过协处理器设置寄存器DomainAccess Control
DEFINE(TI_CPU_DOMAIN,        offsetof(struct thread_info,cpu_domain));
/*
struct cpu_context_save {
        __u32   r4;
        __u32   r5;
        __u32   r6;
        __u32   r7;
        __u32   r8;
        __u32   r9;
        __u32   sl;
        __u32   fp;
        __u32   sp;
        __u32   pc;
        __u32   extra[2];               /* Xscale 'acc' register, etc */
};
*/
DEFINE(TI_CPU_SAVE,          offsetof(struct thread_info,cpu_context));
 
/*
在下面有个set_tls，对应我的平台set_tls_v6k
        .macroset_tls_v6k, tp, tmp1, tmp2
        mcr     p15, 0, \tp, c13, c0, 3         @ set TLS register
        .endm
 
tp_value就是为了设置TLS register的值
在多线程应用程序，其中一个进程共享相同的地址空间中的所有线程，还有经常出现需要维护的数据是唯一
的一个线程。TLS或线程本地存储，因为你也许可以从它的名字现在弄清楚，是用于线程抽象的概念。它是
一种快速和有效的方式来存储每个线程的本地数据。线程的本地数据的偏移量是通过TLS寄存器（H / W或S

/ W块），它指向线程各自的线程控制块访问。
之前ARM内核，甚至ARM9和ARM11核心的一些不具备这种TLS注册物理上可用。操作系统（Linux从这里开始）
需要效仿的软件。新一代的ARM内核。Cortex-AX起，确实有这TLS的寄存器可用（CP15）。
 
内核对TLS需要做的事情是能够让用户态程序（通常是nptl——一个pthread的实现）在某个时刻能够设置
线程唯一的基址值到内核的线程信息结构内。
*/
DEFINE(TI_TP_VALUE,          offsetof(struct thread_info, tp_value));
 
/*
 * These are the reasoncodes for the thread notifier.
 */
#define THREAD_NOTIFY_FLUSH    0
#define THREAD_NOTIFY_EXIT     1
#define THREAD_NOTIFY_SWITCH   2
#define THREAD_NOTIFY_COPY     3
/*
* Register switch for ARMv3 and ARMv4 processors
* r0 = previous task_struct, r1 = previous thread_info, r2 = next thread_info
* previous and next are guaranteed not to be the same.
*/
ENTRY(__switch_to)
UNWIND(.fnstart )
UNWIND(.cantunwind )
//ip就是上一个线程的thread_info里面的cpu_context的地址
add ip, r1, #TI_CPU_SAVE
//r3里面存着下一个线程tp值
ldr r3, [r2, #TI_TP_VALUE]
//存储r4 - sl, fp, sp, lr到thread_info->cpu_context里。分别使用arm和thumb实现
//这就是保存现场。
ARM( stmia ip!, {r4 - sl, fp, sp, lr} ) @ Store most regs on stack
THUMB( stmia ip!, {r4 - sl, fp} ) @ Store most regs on stack
THUMB( str sp, [ip], #4 )
THUMB( str lr, [ip], #4 )
#ifdef CONFIG_CPU_USE_DOMAINS
//r6存着下一个线程的DOMAIN属性
ldr r6, [r2, #TI_CPU_DOMAIN]
#endif
//set_tls 上面已分析
set_tls r3, r4, r5
#if defined(CONFIG_CC_STACKPROTECTOR) && !defined(CONFIG_SMP)
ldr r7, [r2, #TI_TASK]//下一个线程的task_struct
ldr r8, =__stack_chk_guard//r8里面是__stack_chk_guard地址
ldr r7, [r7, #TSK_STACK_CANARY]//到这里，r7里面是stack_canary值
#endif
#ifdef CONFIG_CPU_USE_DOMAINS
//设置domain寄存器。
mcr p15, 0, r6, c3, c0, 0 @ Set domain register
#endif
//r5里面是上一个线程的task_struct
mov r5, r0
//r4就是下一个线程的thread_info里面的cpu_context的地址
add r4, r2, #TI_CPU_SAVE
//r4 r5只是临时保存一下

//下面的thread_notify_head通知链，下面例子说明
ldr r0, =thread_notify_head
mov r1, #THREAD_NOTIFY_SWITCH
bl atomic_notifier_call_chain
#if defined(CONFIG_CC_STACKPROTECTOR) && !defined(CONFIG_SMP)
str r7, [r8]//__stack_chk_guard = (next)threadinfo->task->stack_canary
#endif
THUMB( mov ip, r4 )//ip指向线程的thread_info里面的cpu_context的地址
mov r0, r5//r0从新指向上一个线程的task_struct
//下面对应了上面的保存现场，这里就是恢复现场。pc对应了下个进程的cpu_context->pc
//从上面看到这个cpu_context->pc就是之前保存现场的lr，就是下个线程要执行的地方。
ARM( ldmia r4, {r4 - sl, fp, sp, pc} ) @ Load all regs saved previously
THUMB( ldmia ip!, {r4 - sl, fp} ) @ Load all regs saved previously
THUMB( ldr sp, [ip], #4 )
THUMB( ldr pc, [ip] )
UNWIND(.fnend )
ENDPROC(__switch_to)

实验代码:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/notifier.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/thread_notify.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

static int test_event(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
{
printk(KERN_INFO "In Event: Event Number is %ld\n",event);

return NOTIFY_DONE;
}

static struct notifier_block test_notifier =
{
.notifier_call = test_event,
};

static int __init reg_notifier(void)
{
int err = 0;
printk(KERN_INFO "Begin to register:\n");

err = thread_register_notifier(&test_notifier);
if (err)
{
printk(KERN_ERR "register test_notifier error\n");

goto fail1;
}

printk(KERN_INFO "register reboot_notifier completed\n");

return 0;

fail1:
return err;
}

static void __exit unreg_notifier(void)
{
thread_unregister_notifier(&test_notifier);

printk(KERN_INFO "Unregister finished\n");
}

module_init(reg_notifier);
module_exit(unreg_notifier);

打印：



2都是THREAD_NOTIFY_SWITCH，当然会不断的切换！