异常向量与VBAR_ELx：Linux entry.S 中的vectors 布局

当 CPU 发生同步异常、IRQ、FIQ 或 SError 时，硬件根据当前异常级别（EL）和异常类型，跳转到 VBAR_ELx 指向的向量表条目。Linux 内核在 entry.S 中构造这张表，并在 setup_arch 早期通过 cpu_setup() 把物理地址写入 VBAR_EL1。理解 vectors 的分区与 kernel_ventry 宏，是分析缺页、系统调用、中断入口的第一把钥匙------本文聚焦向量表本身，不重复 EL 权限模型与 head.S 早期启动流程。

源码锚点

路径	作用
`arch/arm64/kernel/entry.S`	`vectors` 表、`kernel_ventry`、`kernel_entry`
`arch/arm64/kernel/entry-common.c`	C 侧异常处理、`do_el0_svc` 等
`arch/arm64/kernel/traps.c`	非法指令、undef、panic 路径
`arch/arm64/kernel/irq.c`	`handle_arch_irq` 函数指针
`arch/arm64/kernel/setup.c`	`cpu_setup()` 设置 VBAR
`arch/arm64/include/asm/exception.h`	`struct pt_regs`、异常帧布局

向量表主体（每个 slot 128 字节对齐）：

asm 复制代码

/* arch/arm64/kernel/entry.S */
	.align	11
ENTRY(vectors)
	kernel_ventry	1, sync_invalid			// Synchronous EL1t
	kernel_ventry	1, irq_invalid			// IRQ EL1t
	kernel_ventry	1, fiq_invalid			// FIQ EL1t
	kernel_ventry	1, error_invalid		// Error EL1t

	kernel_ventry	1, sync				// Synchronous EL1h
	kernel_ventry	1, irq				// IRQ EL1h
	kernel_ventry	1, fiq				// FIQ EL1h
	kernel_ventry	1, error			// Error EL1h

	kernel_ventry	0, sync				// Synchronous 64-bit EL0
	kernel_ventry	0, irq				// IRQ 64-bit EL0
	kernel_ventry	0, fiq				// FIQ 64-bit EL0
	kernel_ventry	0, error			// Error 64-bit EL0

kernel_ventry 在栈上分配 struct pt_regs 并保存通用寄存器：

asm 复制代码

	.macro kernel_ventry, el, label, regsize = 64
	.align 7
.Lventry_start\@:
	sub	sp, sp, #S_FRAME_SIZE
	/* 保存 x0-x29、lr、elr_el1、spsr_el1 等到 pt_regs */
	b	\label
	.endm

VBAR 安装（每 CPU 在 bring-up 时执行）：

c 复制代码

/* arch/arm64/kernel/setup.c --- cpu_setup 概念路径 */
void __init cpu_setup(char *fdt)
{
	/* ... */
	write_sysreg((u64)vectors, vbar_el1);
	isb();
}

EL0 系统调用从 sync 向量进入 el0_svc_common：

asm 复制代码

/* entry.S --- el0_svc 附近 */
el0_svc:
	adrp	x16, vectors
	b	el0_svc_common

调用链

text 复制代码

硬件异常（例：EL0 发 svc #0）
  → PC 跳至 VBAR_EL1 + offset（EL0 sync slot）
      → kernel_ventry 0, sync
          → 构造 pt_regs，b el0_sync
              → el0_svc / el0_da / el0_ia / el0_ti ...
                  → do_el0_svc(regs)     /* 系统调用 */
                  → do_mem_abort()       /* 缺页/权限 fault */
              → ret_to_user → eret

硬件 IRQ（EL0/EL1）
  → vectors → kernel_ventry → el0_irq / el1_irq
      → enter_el1_irq_or_nmi
          → irq_handler(regs)
              → handle_arch_irq(regs)   /* 由 GIC driver 注册 */
                  → generic_handle_domain_irq()
              → irq_exit()
          → ret_to_user / ret_to_kernel

VBAR 变更场景：

text 复制代码

cpu_startup_entry() / secondary_start_kernel()
  → cpu_setup() 或 smp 路径再次确认 vbar_el1
KVM/VHE：host 可能在 EL2 使用 vbar_el2（与本篇 EL1 Linux 主路径分离）

重点知识

16 个向量 slot： AArch64 规定每个异常类型 ×（当前 EL + SP 选择）共 16 组入口；Linux 主要使用 EL1h（内核用 SP_EL1）与 EL0（用户态）四组；EL1t 多为 *_invalid 陷阱误用 SP_EL0 的内核代码。

128 字节对齐： 每条 kernel_ventry 占 128 字节（.align 7），便于 VBAR 基址低 11 位为零；修改向量表需保证链接脚本不把 vectors 拆散。

pt_regs 与 eret： 异常返回依赖 elr_el1（返回 PC）与 spsr_el1（返回 PSTATE）；内核 patch 这些字段可实现信号 delivery、ptrace 单步。

IRQ 与 preempt： el0_irq 路径在 irq_exit() 中检查 TIF_NEED_RESCHED；理解向量入口栈（sync 用 task 内核栈 vs IRQ stack）对 lockdep 与 stack overflow 排障至关重要。

SError： error 向量处理异步外部 abort（如 AXI 错误）；未注册 handler 时可能 panic；设备驱动 DMA 错误有时经此上报。

与 VBAR_EL3 区别： TF-A BL31 在 EL3 有自己的 vbar_el3 处理 SMC；Linux 运行在 EL1，仅写 vbar_el1。EL2 存在时（KVM nVHE）另有独立向量表。

调试： crash 中 dis vectors；ftrace function_graph 从 el0_svc 跟踪；/proc/kallsyms 查 vectors 符号地址应与 VBAR_EL1 一致。

Checklist

VBAR_EL1 指向 vectors 符号，16 组入口地址随内核版本与配置（KASLR）变化
用户 syscall、缺页、IRQ 分别对应 EL0 sync/irq 路径，而非 EL1t invalid
修改 entry.S 后检查 128 字节对齐与 S_FRAME_SIZE 栈布局
IRQ 处理经 handle_arch_irq，与 GICv3 驱动注册一致
SError 路径有平台 arm64_serror_panic 或自定义 handler
secondary CPU 启动后 VBAR 与 primary 一致，无旧 Bootloader 残留