23.11.22 최초 작성
23.11.27 ftrace 메시지 추가

1. Exception Level

• Armv8아키텍처는 EL0 ~ EL3까지 Exception Level 을 정의한다.

• EL0, PL0

  • 다양한 사용자 Application이 구동 됨
  • unprivileged level : 하드웨어에 직접 접근할 수 없음
  • 인터럽트, MMU, 캐시 기능을 설정할 수 없음

• EL1, PL1

  • OS kernel이나 privileged function이 구동 됨
  • 인터럽트, MMU, 캐시 와 가은 시스템을 설정 가능

• EL2, PL2

  • 여러 OS가 구동될 수 있는 하이퍼바이저가 구동 됨
  • 게스트 OS끼리 스위칭하고 게스트 OS의 시스템에 접근 가능

• EL3, PL3

  • Non-Secure Mode와 Secure Mode를 구분해 구동 함
  • 시스템을 모두 설정할 수 있고 모든 레지스터에 접근 가능해 Booting 과정에서 해당 레벨로 설정 됨

2. Exception

• 예외적인 상황이 발생했을 때 처리되는 이벤트

2.1 종류

• Synchronous

  • System call, Data abort, Instruction abort,
    Misaligned 스택 포인터 접근, Unknown reason

• IRQ Interrupt : 외부 인터럽트(Non-secure interrupt)

• FIQ Interrupt : 외부 인터럽트(Secure interrupt)

• Serror : 외부 메모리 Data abort

2.2 Exception 처리 방식

• Exception발생 시 종류별로 미리 정의된 주소(Exception Vector)로 분기

• 해당 주소에는 Exception을 핸들링하는 코드가 존재

• Exception Vector Table에 지정된 주소에 따라 분기함

  • Lower EL : EL0에서 발생하는 Exception
  • Current EL : EL1에서 발생하는 Exception

• 각 Exception Level에 따라 Exception Vector Table이 존재하며

2.3 처리 과정

1. Exception발생 시 ELR<N>에 복귀 주소를, 현재 프로세스 상태를 SPSR_EL<N>에 저장

2. 프로세스 상태 갱신 후 Exception Vector Table엔트리로 분기

3. 정해진 Exception Vector에 따라PC값 변경

4. ESR<N>에 Exception원인 저장

5. ERET을 통해 Exception처리 복귀 및 SPSR_EL<N>, ELR<N>값을 통해 프로세스 상태, PC값 복원

2.3.1 Hypervisor의 경우

• IRQ의 경우
  1. IRQ발생 시 EL2의 Exception Vector로 분기
  2. 이후 각 Guest OS의 EL1에 Interrupt분배
• Abort의 경우
  1. IRQ발생 시 EL2의 Exception Vector로 분기

2.3.2 ftrace message 분석

인터럽트 발생 (Interrupt Vector 주소로 이동)

---

<idle>-0 [000] d.h1. 2228.822487: irq_handler_entry: irq=37 name=mmc1
	<idle>-0 [000] d.h1. 2228.822488: bcm2835_mmc_irq+0x4/0x680 <-__handle_irq_event_percpu+0x88/0x280
	<idle>-0 [000] d.h1. 2228.822489: <stack trace>
=> bcm2835_mmc_irq+0x8/0x680
=> __handle_irq_event_percpu+0x88/0x280
=> handle_irq_event_percpu+0x20/0x68
=> handle_irq_event+0x50/0xa8
=> handle_fasteoi_irq+0xe4/0x198
=> generic_handle_domain_irq+0x34/0x50 // handle_domain_irq
=> gic_handle_irq+0xa0/0xd8
=> call_on_irq_stack+0x2c/0x54
=> do_interrupt_handler+0xe0/0xf8
=> el1_interrupt+0x38/0x70
=> el1h_64_irq_handler+0x18/0x28
=> el1h_64_irq+0x64/0x68
=> finish_task_switch+0x98/0x290
=> __schedule+0x2ac/0x830
=> schedule_idle+0x28/0x50
=> do_idle+0xec/0x240
=> cpu_startup_entry+0x2c/0x38
=> rest_init+0xe4/0xe8
=> arch_post_acpi_subsys_init+0x0/0x28
=> start_kernel+0x6f8/0x730
=> __primary_switched+0xbc/0xc4

---

• <idle>-0 [000] d.h1. 2228.822487: irq_handler_entry: irq=37 name=mmc1

  • 이름이 mmc인 37번 인터럽트 핸들러가에 진입

• VBAR_EL_1 + 0x280 (Current EL with SPx/IRQ) 주소로 분기

• arch/arm64/kernel/entry-common.c

  • el1h_64_irq
  • e1h_64_irq_handler
  • el1_interrupt
  • do_interrupt_handler

• arch/arm64/kernel/entry.S

  • call_on_irq

• arch/arm64/kernel/entry-common.c

  • gic_handle_irq
  • handle_domain_irq

IRQ 서브시스템 (인터럽트 컨텍스트 활성화, Interrupt Handler 호출)

• /source/kernel/irq/irqdesc.c

  • handle_fasteoi_irq

• /source/kernel/irq/handle.c

  • handle_irq_event
  • handle_irq_event_percpu