操作系统实战之CPU的模式切换与Linux上的实现

概述

这儿我们以x86-64为例，通常情况下我们使用的都是压缩内核，也就是经过压缩的内核，内核外面被添加了一段自解压程序。对于压缩内核，从引导程序引导后首先运行的是那段字节压程序，其入口为arch/x86/boot/compressed/head_64.S中的startup_32。从那儿开始，将会配置解压内核所需要的环境并解压和跳转到内核。

Grub引导到内核启动各阶段CPU的控制寄存器状态如下表：

阶段	CR0	CR3	CR4	EFER
GRUB到自解压前	0x60000011	0x000000000000	0x00000000	0x00000000
自解压程序配置环境后	0x80000011	0x000002328000	0x00000020	0x00000500
自解压跳转到内核后	0x80000011	0x000002328000	0x00000020	0x00000500
内核配置新环境后	0x80050033	0x000001df6000	0x000000a0	0x00000d01

Grub引导到内核启动各阶段CPU的控制寄存器状态如下表：

阶段	CS	DS	gdtr	idtr	ldtr
GRUB到自解压前	0x0010	0x0018	0x00000000000010b0	0x0000000000000000	0x0000
自解压程序配置环境后	0x0010	0x0018	0x0000000001639400	0x0000000000000000	0x0000
自解压跳转到内核后	0x0010	0x0000	0x0000000001639400	0x0000000000000000	0x0000
内核配置新环境后	0x0010	0x0000	0xffffffff81d74000	0x0000000000000000	0x0000

从上表可知，kernel引导经历了几次CPU模式配置，自解压前的配置是为了满足解压内核代码的环境要求，内核启动后由对页表和CPU模式进行了新的配置，以满足内核在虚拟地址下的运行需求。我们接下来具体看一下它是怎么完成这些的。

CPU模式的配置

引导程序完成了对内核的加载与跳转，同时还进行了一些必要的