3、缺页中断入口：异常向量表配置、el0_sync/el1_sync入口分析、保存现场与栈切换

缺页异常（Page Fault）在 ARM64 架构中属于同步异常（Synchronous Exception），其入口由异常向量表（Exception Vector Table）统一管理。当 CPU 在 EL0（用户态）或 EL1（内核态）访问无效地址时，硬件自动跳转到对应的向量条目，内核随即执行保存现场、栈切换、异常类型判定等操作。本章深入分析入口阶段的完整流程。

3.1 ARM64 异常向量表结构

ARM64 架构要求每个异常等级（EL）维护一张 2048 字节的向量表，共 16 个条目，每个条目 128 字节。向量表基址由 VBAR_ELn 寄存器指定。Linux 内核在启动阶段为 EL1 和 EL0 分别配置向量表。

3.2 el0_sync 与 el1_sync 入口分析

当异常来自 EL0 时，CPU 自动切换到 EL1 并使用 SP_EL1，然后跳转到 el0_sync 入口。当异常来自 EL1 时，CPU 保持在 EL1，跳转到 el1_sync 入口。两个入口的职责不同：el0_sync 需要处理用户态缺页并可能返回用户态；el1_sync 处理内核态缺页，若无法修复则触发内核 panic。

/* arch/arm64/kernel/entry.S 简化入口代码 */
.align 11
ENTRY(vectors)
    /* EL1t Sync */
    ventry  el1_sync_invalid
    ventry  el1_irq_invalid
    ventry  el1_fiq_invalid
    ventry  el1_error_invalid

    /* EL1h Sync */
    ventry  el1_sync          /* 内核态同步异常入口 */
    ventry  el1_irq
    ventry  el1_fiq_invalid
    ventry  el1_error_invalid

    /* EL0 64-bit Sync */
    ventry  el0_sync          /* 用户态同步异常入口 */
    ventry  el0_irq
    ventry  el0_fiq_invalid
    ventry  el0_error_invalid

    /* EL0 32-bit Sync */
    ventry  el0_sync_compat
    ventry  el0_irq_compat
    ventry  el0_fiq_invalid
    ventry  el0_error_invalid
END(vectors)

el0_sync 和 el1_sync 内部首先读取 ESR_EL1（Exception Syndrome Register）寄存器，提取异常类型（EC, Exception Class）字段，判断是否为数据中止（EC=0x24）或指令中止（EC=0x20）。若是，则调用 do_mem_abort 进入缺页处理核心路径。

3.3 保存现场与栈切换

保存现场是异常入口的核心任务，目的是将 CPU 寄存器完整保存到栈上，以便异常处理完成后精确恢复执行。ARM64 内核使用 pt_regs 结构体保存现场，该结构体包含 31 个通用寄存器、SP、PC、PSTATE 等。

/* arch/arm64/kernel/entry.S 保存现场宏 */
.macro  kernel_entry, el, regsize = 64
    .if     \el == 0
    /* 从 EL0 进入，需要切换栈 */
    mrs     x21, sp_el0          /* 保存用户栈指针 */
    ldr_this_cpu    tsk, __entry_task, x20
    msr     sp_el0, task_stack_page(tsk)  /* 切换到内核栈 */
    .endif

    /* 保存通用寄存器到栈上 */
    stp     x0, x1, [sp, #16 * 0]
    stp     x2, x3, [sp, #16 * 1]
    stp     x4, x5, [sp, #16 * 2]
    /* ... 保存 x0~x29 ... */
    stp     x30, x21, [sp, #16 * 15]  /* x30=LR, x21=SP_EL0 */

    /* 保存 ELR_EL1 和 SPSR_EL1 */
    mrs     x22, elr_el1
    mrs     x23, spsr_el1
    stp     x22, x23, [sp, #16 * 16]

    /* 保存 ESR_EL1 和 FAR_EL1 */
    mrs     x24, esr_el1
    mrs     x25, far_el1
    stp     x24, x25, [sp, #16 * 17]
.endm

3.4 异常入口完整流程 SVG 图

3.5 保存现场数据结构：pt_regs

pt_regs 是 ARM64 内核保存异常现场的核心数据结构，定义在 arch/arm64/include/asm/ptrace.h。其布局与栈上保存顺序严格对应。

struct pt_regs {
    union {
        struct user_pt_regs user_regs;
        struct {
            u64 regs[31];   /* x0 ~ x30 */
        };
    };
    u64 sp;                 /* 栈指针 */
    u64 pc;                 /* 程序计数器（ELR_EL1） */
    u64 pstate;             /* 处理器状态（SPSR_EL1） */
    /* 以下为内核扩展字段 */
    u64 orig_x0;            /* 系统调用时保存原始 x0 */
    u64 syscallno;          /* 系统调用号 */
    u64 unused;             /* 对齐填充 */
};

3.6 入口阶段关键寄存器与作用