XV6的自陷管理
简介
用自己的语言描述XV6的自陷管理系统。
XV6把CPU跳出当前指令流转而执行其它代码的情况叫trap，看到有人把它翻译成自陷，感觉这么翻译还是比较准确的。自陷可分为三种情况：
- 系统调用，使用
ecall指令跳出当前代码流。 - 异常，由于指令非法执行跳出当前代码流。
- 设备中断，由于设备发出中断信号跳出当前代码流。
引子
当xv6在启动的过程中，首先在机器模式下调用timerinit初始化了计时器中断，然后切换到管理员模式下，主控函数main调用了两个函数来完成自陷管理系统的初始化。
trapinit打个酱油。trapinithart指定内核模式下的自陷处理例程。
与自陷管理相关的文件有kernel目录下start.c、trap.c、kernelvec.S、trampoline.S。
start.c处理计时器中断(机器模式下)。trap.c处理管理员模式和用户模式下的自陷。kernelvec.S处理管理员模式下的自陷和机器模式下的计时器中断。trampoline.S用户模式到管理员模式，以及管理员模式返回用户的跳板。
管理员模式下的自陷
管理员模式下只可能发生两种自陷：异常和设备中断。
当自陷发生，硬件会把stvec的值保存到pc，进而执行stvec所指向的地址。stvec里保存的是kernelvec的地址，所以自陷发生后执行kernelvec。kernelvec做的事是保存和恢复上下文，其它的工作交给C代码的kerneltrap来处理。kerneltrap做的事是排查异常情况，自陷处理工作交给devinitr来做。scause最高位为1说明是来自于中断，此时会判断中断的类型分别处理；否则，最高位就是0，说明来自于异常，此时不做任何处理直接返回0。
用户模式下的自陷
用户模式下三种自陷都有可能发生。
当自陷发生，硬件从用户模式进入到管理员模式，此时stvec里保存的是uservec的地址(不知道什么时候把uservec写入到stvec的？)。uservec做的事是保存上下文，切换到内核栈和内核的页表，最后跳转到usertrap。usertrap做的事是依据自陷的类型，分发给不同的函数去处理，如果是系统调用则执行syscall，如果是外设中断则执行devinitr，如果是除系统调用外的其它异常则执行exit，如果没有执行exit则会调用usertrapret。usertrapret为下次用户空间的自陷做准备，最后切换到userret继续执行。userret切换到用户页表，恢复上下文，最后通过sret指令返回到用户模式。
计时器中断
运行于机器模式下的timerinit初始化了计时器中断。由于virtio机器的时钟频率是10MHz，所以interval设置为1M的意思就是每100ms产生一个计时器中断。scratch[]区域用来给timervec提供保存和恢复上下文的空间。timervec被保存在mtvec里，它的工作是处理计时器中断。timervec产生了一个管理员模式下的软件中断，这样就可以通过管理员模式下的自陷处理机制来管理计时器中断了。
参考文档
- xv6-riscv-book Chapter 4
- riscv-privileged-v1.10