Arm64 棧回溯

AArch64棧的結(jié)構(gòu)

Arm64有4種棧，分別是空增棧(Empty Ascendant Stack,EA)、空減棧(Empty Descendant Stack,ED)、滿增棧(Full Ascendant Stack,FA)、滿減棧(Full Descendant Stack,FD)。常用的是滿減棧，Linux內(nèi)核也使用滿減棧。

下圖是一個(gè)滿減棧的示意圖，高地址為棧頂，低地址為棧低，棧向低地址方向生長，如右邊的箭頭所示。棧指針SP指向棧底（棧低保存了數(shù)據(jù)）。每產(chǎn)生一次函數(shù)調(diào)用，就會(huì)在棧中形成一個(gè)棧幀，該?？偣脖４媪?個(gè)棧幀（Stack Frame），每個(gè)棧幀由FP、LR及棧參數(shù)（函數(shù)參數(shù)、函數(shù)局部變量等）組成?？梢詫Ｖ械乃袟暈橐粋€(gè)單項(xiàng)鏈表，棧最低位置的棧幀為鏈表頭，棧最高位置的棧幀為鏈表尾，整個(gè)鏈表使用FP索引。棧手動(dòng)回溯時(shí)，可以根據(jù)FP將所有棧幀索引出來。

AArch64過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)中寄存器的使用規(guī)則

下面是Arm64程序調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通用寄存器的使用方法。

• 參數(shù)寄存器（X0-X7）
• 函數(shù)參數(shù)數(shù)量小于等于8個(gè)時(shí)，使用X0-X7傳遞，大于8個(gè)時(shí)，多余的使用棧傳遞，函數(shù)返回時(shí)返回值保存在X0中。調(diào)用者保存的臨時(shí)寄存器（X9-X15）
• 調(diào)用者若使用到了X9-X15寄存器，在調(diào)用子函數(shù)之前，需要將X9-X15寄存器保存到自己的棧中，子函數(shù)使用這些寄存器的時(shí)候不需要保存和恢復(fù)。被調(diào)用者保存的寄存器（X19-X29）

被調(diào)用者若使用到這些寄存器，需要將其保存到自己的棧中，返回時(shí)從棧中恢復(fù)。特殊用途的寄存器
• X8是間接結(jié)果寄存器。用于傳遞間接結(jié)果的地址位置，例如，函數(shù)返回一個(gè)大結(jié)構(gòu)。X16-X17過程內(nèi)調(diào)用暫存寄存器。。X18平臺(tái)寄存器。X29是棧幀（FP）寄存器。保存了調(diào)用函數(shù)的棧幀地址。X30保存了返回地址（LR）。函數(shù)返回后跳轉(zhuǎn)到該地址處運(yùn)行。

實(shí)例

下圖是內(nèi)核Oops時(shí)打印出的信息。第一張圖片是寄存器信息，pc寄存器和sp寄存器對(duì)?；厮萦兄匾饔谩５诙垐D是內(nèi)核線程irq/231-dwc3棧數(shù)據(jù)的二進(jìn)制轉(zhuǎn)儲(chǔ)，棧回溯就是在這些二進(jìn)制數(shù)據(jù)中找到棧幀，從而找到調(diào)用的函數(shù)地址。

下圖是內(nèi)核?；厮莸慕Y(jié)果，發(fā)生異常函數(shù)的地址保存在異常棧中，不在內(nèi)核線程irq/231-dwc3棧中。

發(fā)生異常的函數(shù)可以根據(jù)pc寄存器得到，該函數(shù)是?；厮莸牡谝粋€(gè)函數(shù)。sp寄存器指向了第一個(gè)棧幀中的FP1寄存器，即0xffffffc0ee823b80地址，F(xiàn)P1向高地址偏移8字節(jié)得到LR1寄存器，即0xffffff80087369e4地址，該地址位于dwc3_ep0_stall_and_restart函數(shù)內(nèi)，該函數(shù)是?；厮莸牡诙€(gè)函數(shù)。FP1指向了第二個(gè)棧幀的FP2，根據(jù)棧幀找到LR2，依次類推。所有的棧幀最終如下圖所示，總共找到7個(gè)棧幀，因此irq/231-dwc3內(nèi)核線程發(fā)生異常時(shí)總共有8個(gè)函數(shù)調(diào)用，和內(nèi)核輸出的函數(shù)調(diào)用關(guān)系一致。需要注意的是，代碼里調(diào)用了該函數(shù)，但在?；厮葜袥]有找到符號(hào)，肯定是編譯器優(yōu)化，將該函數(shù)內(nèi)聯(lián)了，是否內(nèi)聯(lián)可以通過反匯編確認(rèn)。