armv8 不支持的指令造成的异常会在kernel中通过其他指令替换

armv8 hw对某些指令不支持,这样在用户态调用的时候就会陷入异常,这样kernel会为通过软件的方式来执行这些指令,这样用户态由于某些指令异常陷入kernel中,kernel通过软件的方式执行后,会成功返回用户态.
具体可以看下面的函数
static void __init register_insn_emulation(struct insn_emulation_ops *ops)
{
	unsigned long flags;
	struct insn_emulation *insn;

	insn = kzalloc(sizeof(*insn), GFP_KERNEL);
	insn->ops = ops;
	insn->min = INSN_UNDEF;

	switch (ops->status) {
	case INSN_DEPRECATED:
//如果是armv8 不支持的执行,会为这个指令注册一个回调函数
		insn->current_mode = INSN_EMULATE;
		/* Disable the HW mode if it was turned on at early boot time */
		run_all_cpu_set_hw_mode(insn, false);
		insn->max = INSN_HW;
		break;
	
}
那些指令armv8 不支持呢?
static struct undef_hook cp15_barrier_hooks[] = {
	{
		.instr_mask	= 0x0fff0fdf,
		.instr_val	= 0x0e070f9a,
		.pstate_mask	= COMPAT_PSR_MODE_MASK,
		.pstate_val	= COMPAT_PSR_MODE_USR,
		.fn		= cp15barrier_handler,
	},
	{
		.instr_mask	= 0x0fff0fff,
		.instr_val	= 0x0e070f95,
		.pstate_mask	= COMPAT_PSR_MODE_MASK,
		.pstate_val	= COMPAT_PSR_MODE_USR,
		.fn		= cp15barrier_handler,
	},
	{ }
};

static struct insn_emulation_ops cp15_barrier_ops = {
	.name = "cp15_barrier",
	.status = INSN_DEPRECATED,
	.hooks = cp15_barrier_hooks,
	.set_hw_mode = cp15_barrier_set_hw_mode,
};
可见.instr_val	= 0x0e070f9a和.instr_val	= 0x0e070f95, 这两条指令armv8不支持,如果用户态是由于这两个指令异常的话,kernel会调用cp15barrier_handler 执行这两个指令,最终用户态可以正确执行
static int cp15barrier_handler(struct pt_regs *regs, u32 instr)
{
	

	switch (aarch32_insn_mcr_extract_crm(instr)) {

	case 10:
所以0x0e070f9a 这条指令就有下面的两条执行替换,执行后的效果是完全相同的
		/*
		 * dmb - mcr p15, 0, Rt, c7, c10, 5
		 * dsb - mcr p15, 0, Rt, c7, c10, 4
		 */
		if (aarch32_insn_mcr_extract_opc2(instr) == 5) {
			dmb(sy);
			trace_instruction_emulation(
				"mcr p15, 0, Rt, c7, c10, 5 ; dmb", regs->pc);
		} else {
			dsb(sy);
			trace_instruction_emulation(
				"mcr p15, 0, Rt, c7, c10, 4 ; dsb", regs->pc);
		}
		break;
	case 5:
		/*
		 * isb - mcr p15, 0, Rt, c7, c5, 4
		 *
		 * Taking an exception or returning from one acts as an
		 * instruction barrier. So no explicit barrier needed here.
		 */
		trace_instruction_emulation(
			"mcr p15, 0, Rt, c7, c5, 4 ; isb", regs->pc);
		break;
	}

ret:
	pr_warn_ratelimited("\"%s\" (%ld) uses deprecated CP15 Barrier instruction at 0x%llx\n",
			current->comm, (unsigned long)current->pid, regs->pc);

	regs->pc += 4;
	return 0;
}

<think>首先,用户的问题是:“我想用户意图是了解如何正常使用 make 命令构建指定模块,针对 armv8 架构的编译流程。 请问如何使用 make O=build/armv8 编译指定模块 {$modname} 的正确方法” 用户提到了几个引用,我需要参考这些引用,因为它们提供了关于Makefile构建的信息。引用包括: - [^1]: 展示了如何展开命令,使用make -f scripts/Makefile.build obj=... 来构建特定目标。 - [^2]: 解释了$(build)变量的定义,它简化了命令。 - [^3]: 展示了在scripts/Makefile.build中如何定义规则来编译文件。 用户想知道如何针对armv8架构使用make O=build/armv8编译指定模块{$modname}。{$modname}可能是一个占位符,表示模块名称。 我的回答需要遵循系统级指令: 1. 行内数学表达式用$...$格式。 2. 独立公式用$$...$$格式并单独成段。 3. LaTeX语法正确。 4. 使用中文回答。 5. 生成相关问题。 6. 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 此外,用户可见层指令:回答结构清晰,逐步解决问题,保证真实可靠。 关键点: - 使用O=build/armv8指定输出目录。 - 编译指定模块{$modname}。 - 针对armv8架构。 在Linux内核构建中,O=参数用于指定输出目录,这有助于分离源码和构建输出。编译模块通常涉及设置ARCH变量和CROSS_COMPILE变量来指定架构和工具链。 从引用中,我看到构建命令涉及scripts/Makefile.build,并且使用obj=参数指定目标目录。 典型的步骤: 1. 设置环境变量:如ARCH=arm64(因为armv8对应arm64架构),CROSS_COMPILE指定交叉编译器。 2. 使用make O=output_dir指定输出目录。 3. 编译模块:make O=output_dir modules或更具体的命令。 对于指定模块,可能需要使用M=参数或类似方式。在Linux内核中,编译外部模块使用M=path/to/module。 但用户说“编译指定模块{$modname}”,可能指的是内核中的一个模块。 回顾引用: - [^1] 展示了make -f scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot ... 来构建uImage。 - [^2] 提到$(build)变量简化了命令。 - [^3] 展示了编译.S文件的规则。 所以,针对armv8,我应该建议设置ARCH=arm64。 一般命令结构: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- <target> 对于模块,目标是模块名或模块路径。 在Linux内核中,编译单个模块可以使用: make O=output_dir ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=... M=path/to/module 或者使用modules目标并指定模块名。 但更常见的是使用M=参数为外部模块。对于内核内部模块,可能需要指定配置。 用户可能指的是内核构建中的模块。 假设{$modname}是模块名称,我需要提供正确的make命令。 从引用中,[^1] 使用了make -f scripts/Makefile.build obj=...,这可能用于低级构建,但通常用户使用顶层Makefile。 我应该建议使用顶层make命令。 步骤: 1. 准备输出目录:确保存在,并可能运行make menuconfig或类似设置配置。 2. 设置架构:ARCH=arm64。 3. 设置交叉编译器:CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-(假设使用GCC)。 4. 使用O=build/armv8指定输出目录。 5. 编译模块:对于内核模块,命令可能是make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=... modules,然后指定模块。 但如何指定特定模块? 在Linux内核中,编译特定模块,可以使用: make O=output_dir ARCH=... CROSS_COMPILE=... M=/path/to/module/directory 其中M=指定模块的源代码目录。 或者,如果模块是内核的一部分,可能需要先构建依赖。 更简单的方式是使用目标如<module_name>.ko,但需要配置支持。 为了可靠性,我应该建议: - 首先,配置内核:make O=build/armv8 ARCH=arm64 menuconfig,并确保模块被启用。 - 然后,编译模块:make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=... modules_prepare(如果需要),然后make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=... M=path/to/module 其中{$modname}应该是模块的路径。 用户说“指定模块{$modname}”,所以可能{$modname}是模块名称,我需要解释如何映射到路径。 在回答中,我可以假设{$modname}是模块目录名。 现在,关于引用:我需要自然地添加引用标识。引用来自用户提供的文本,所以我可以引用它们。 例如,引用[^1]展示了命令展开,引用[^2]解释了$(build)变量等。 在回答中,我可以提到基于引用,构建过程涉及scripts/Makefile.build。 但用户的问题是关于使用O=参数编译指定模块,所以我应该直接回答。 结构化回答: 1. 解释O=参数的作用:指定输出目录,避免污染源码。 2. 针对armv8架构:设置ARCH=arm64。 3. 编译指定模块:使用M=参数或类似。 4. 提供完整命令示例。 5. 确保使用中文。 另外,生成相关问题。 最后,添加引用标识。 完整命令示例: 对于armv8(arm64架构),编译模块{$modname}: 首先,设置输出目录和架构: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- menuconfig 然后,导航到配置中启用模块。 编译模块: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- M=drivers/{$modname} 假设{$modname}是drivers下的子目录。 如果模块是内置的,可能需要编译整个内核或使用特定目标。 但M=参数通常用于外部模块。对于内核内部模块,最好使用make modules,并确保模块被选中。 为了简单,我可以建议通用方法。 从引用[^3],有编译规则,所以底层是调用scripts/Makefile.build。 但用户可能不需要知道底层细节。 我应该提供用户友好的命令。 最终命令: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- {$modname}.ko 但这可能不直接工作,除非目标定义。 更好的方式是使用: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- -C /path/to/kernel/source M=$$PWD/{$modname_dir} modules 其中-C指定内核源码目录,M=指定模块目录。 由于O=指定输出,-C可能不需要,如果从源码根运行。 标准方式是: 在源码目录外: make -C /path/to/kernel/source O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=... M=path/to/module modules path/to/module是模块的绝对或相对路径。 对于{$modname},假设是模块目录名。 在回答中,我可以写: 要编译指定模块{$modname},假设其源代码位于drivers/{$modname},命令为: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- M=drivers/{$modname} modules 但M=参数需要完整路径或相对路径,从顶层。 由于O=指定输出,命令应在源码目录运行或指定-C。 澄清: - O=build/armv8:指定输出目录为build/armv8。 - ARCH=arm64:设置架构为arm64(armv8)。 - CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-:设置交叉编译器前缀。 - M=path/to/module:指定模块的路径。 - modules:目标,表示编译模块。 命令示例: make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- M=drivers/mydriver modules 其中{$modname}替换为实际名称。 现在,关于引用:在回答中,我可以提到构建过程基于Makefile系统,如引用所示。 例如,引用[^2]解释了build变量,但用户可能不关心细节。 自然地添加引用,如:根据构建系统[^2],命令会被展开为使用scripts/Makefile.build。 但或许不需要,除非相关。 在解释时,可以引用。 生成相关问题: 基于主题,相关问题如: 1. 如何设置交叉编译环境为arm64? 2. 如何配置内核以包含特定模块? 3. 编译模块时常见的错误及解决方法? 4. 如何安装编译好的模块? 5. O=参数的其他用途? 确保回答真实可靠:我基于Linux内核构建知识。 最后,使用中文。</think>### 如何使用 make O=build/armv8 编译指定模块 {$modname}(针对 armv8 架构) 在 Linux 内核构建系统中,`make` 命令的 `O=` 参数用于指定输出目录,以分离源码和构建产物,避免污染源码树。针对 armv8 架构(即 ARM64 架构),您需要设置 `ARCH=arm64` 和合适的交叉编译工具链(如 `CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-`)。编译指定模块 {$modname} 时,通常使用 `M=` 参数指定模块的源代码路径。以下我将逐步解释正确方法,确保过程清晰可靠。参考您提供的引用[^1][^2][^3],构建过程底层会调用 `scripts/Makefile.build` 进行文件级编译,但用户通常只需使用顶层 `make` 命令即可。 #### 步骤详解(假设 {$modname} 是模块名称,例如 "mydriver") 1. **准备工作**: - 确保已安装 ARM64 交叉编译工具链(如 `gcc-aarch64-linux-gnu`)。在 Ubuntu 系统中,可通过以下命令安装: ```bash sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu ``` - 创建输出目录:`O=build/armv8` 会指定所有构建产物输出到 `build/armv8` 目录。如果目录不存在,`make` 会自动创建。 - 验证内核源码树:确保您位于 Linux 内核源码根目录下(或使用 `-C` 参数指定路径)。 2. **配置内核(可选但推荐)**: - 在编译模块前,建议先配置内核,确保模块 {$modname} 被启用。使用 `menuconfig` 目标: ```bash make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- menuconfig ``` - 在配置界面中,导航到相关选项(如 `Device Drivers > {$modname}`),启用模块(选择 `<M>` 表示编译为模块)。 - 配置完成后,设置会被保存到 `build/armv8/.config` 文件[^2]。 3. **编译指定模块 {$modname}**: - 使用 `M=` 参数指定模块的源代码路径。假设 {$modname} 的源码位于 `drivers/{$modname}`(常见位置),命令为: ```bash make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- M=drivers/{$modname} modules ``` - **参数解释**: - `O=build/armv8`:输出目录。 - `ARCH=arm64`:指定 armv8 架构。 - `CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-`:交叉编译器前缀(根据您的工具链调整,如使用 Clang 时改为 `CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-`)。 - `M=drivers/{$modname}`:模块的源代码路径(相对内核源码根目录)。如果 {$modname} 位于其他路径(如 `sound/{$modname}`),请相应修改。 - `modules`:编译目标,表示构建模块。 - 构建成功后,模块文件(如 `{$modname}.ko`)会生成在 `build/armv8/drivers/{$modname}/` 目录下。 4. **底层机制说明(基于引用)**: - 上述 `make` 命令会被展开为调用 `scripts/Makefile.build` 进行实际编译[^2]。例如,当执行 `M=drivers/{$modname} modules` 时,系统会解析 `drivers/{$modname}/Makefile` 中的规则,并应用类似 `cmd_as_o_S` 的编译命令(如将 `.S` 文件编译为对象文件)[^3]。 - 输出目录 `O=build/armv8` 确保了所有中间文件(如 `.o` 文件)和最终产物隔离存放,便于清理和重复构建。 5. **完整命令示例**: - 假设模块名为 `mydriver`,源码在 `drivers/mydriver`: ```bash # 步骤1: 配置内核(可选) make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- menuconfig # 步骤2: 编译模块 make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- M=drivers/mydriver modules ``` - 如果模块是外部模块(不在内核源码树内),使用绝对路径: ```bash make O=build/armv8 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- M=/path/to/{$modname} modules ``` #### 注意事项 - **交叉编译器调整**:`CROSS_COMPILE` 必须匹配您的工具链。如果使用 LLVM,可设置为 `CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- CLANG=1`。 - **错误处理**:如果编译失败,检查 `build/armv8` 目录下的日志文件(如 `make` 输出的错误信息)。常见问题包括: - 模块路径 `M=` 错误:确保路径存在且包含有效的 `Makefile` 和 `Kconfig`。 - 依赖缺失:运行 `make O=build/armv8 ARCH=arm64 modules_prepare` 先准备依赖[^1]。 - **性能优化**:添加 `-j$(nproc)` 参数并行编译(如 `make -j$(nproc) O=build/armv8 ...`),以加速构建。 #### 相关问题 基于您的查询,以下是相关问题,供进一步学习: 1. 如何为 armv8 架构设置交叉编译环境,包括工具链安装和路径配置? 2. 在 Linux 内核中,如何通过 `Kconfig` 和 `Makefile` 添加一个新的自定义模块? 3. 编译内核模块时遇到 "Module not found" 或 "Undefined symbol" 错误,如何诊断和解决? 4. 使用 `O=` 参数构建内核后,如何安装编译好的模块到目标设备(如通过 `make modules_install`)? 5. 针对嵌入式系统,如何优化内核模块的尺寸和加载时间(如使用压缩或静态链接)? 如果您的模块路径或架构细节有变,请提供更多信息,我可以进一步调整命令。构建过程依赖于 Makefile 系统的正确展开[^1][^2][^3],但遵循上述步骤通常能高效完成编译。
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