x86_64架构硬件中断所用栈及中断栈切换机制相关问询

问题1解答 #

你提到的硬件自动保存上下文用的interrupt stack，绝大多数场景下就是Linux内核每CPU专属的hardirq_stack，只有NMI、双异常（double fault）等特殊中断会使用x86_64架构提供的IST（中断栈表）中单独配置的专用栈，不走通用hardirq_stack。

关于softirq共用栈的一致性保证逻辑：

• 常规场景下softirq是在硬中断处理完成、返回上下文之前执行的，此时本身就运行在当前CPU的hardirq_stack上。如果此时触发新的硬件中断，CPU会直接在当前hardirq_stack上按栈结构向下压入新的中断上下文，遵循后进先出的嵌套规则，嵌套中断全部处理完成后逐层弹栈，不会出现栈数据混乱。
• 当softirq积压过多时，内核会唤醒ksoftirqd内核线程处理剩余softirq，此时softirq运行在ksoftirqd的进程栈上，这种情况下触发硬件中断，CPU会自动从进程栈切换到hardirq_stack处理中断，处理完成后再切回原进程栈，完全不会互相干扰。

问题2解答 #

x86_64架构下硬件触发中断时，只会自动把SS、RSP、RFLAGS、CS、RIP以及部分中断带有的错误码压入栈中，其余通用寄存器、段寄存器等上下文的保存是由内核中断入口的汇编代码实现的：

• Linux内核在entry_64.S的中断入口逻辑中，会按pt_regs结构体的固定格式，把所有通用寄存器、段寄存器依次手动压入栈中，后续的C语言中断处理函数可以直接通过pt_regs结构体访问所有寄存器状态。
• 中断处理完成返回中断前上下文时，汇编代码会先把手动压入的寄存器依次弹出恢复，最后执行iret指令弹出硬件自动保存的上下文，完成整个寄存器状态的恢复。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者byWind