Linux Context 移植实操指南
一、先明确“Context”的移植类型
- 应用层上下文切换：把裸机或RTOS的任务切换器迁移到Linux用户态，常用ucontext/sigreturn或setjmp/longjmp实现协作式/信号驱动式切换。
- 内核/裸机上下文切换：面向ARM Cortex-A/R/M等，编写或移植汇编级save/restore例程，保存/恢复寄存器组、浮点/向量状态与栈，满足中断/线程切换需求。
- 图形/EGL/GLX上下文：把OpenGL/Vulkan/EGL或OpenVG的绘图上下文在X11/Wayland/DRM/KMS等平台上完成创建、绑定与销毁。
二、应用层 ucontext 移植步骤（Linux 用户态）
- 核心思路：用getcontext/makecontext/setcontext保存/构造/恢复用户态执行上下文；在信号中捕获现场，在中断/调度点触发切换。
- 关键实现要点
- 任务入口包装：makecontext 的函数签名固定，若需传多个参数，使用结构体封装或全局变量。
- 栈与对齐：为uc_stack.ss_sp分配足够栈空间，并按目标ABI做栈对齐（常见16字节）；必要时在栈顶预留空间保存 ucontext 本身，便于后续 setcontext 恢复。
- 浮点/向量：若任务使用FPU/SIMD，确保uc_mcontext.fpregs等字段被正确保存/恢复（不同架构字段名不同，x86为fpregs，ARM需关注VFP/NEON）。
- 切换路径：
- 主动让出：在任务函数中直接调用setcontext切到目标上下文。
- 被动切换：用sigaction安装信号处理器，在信号中保存当前上下文并切到调度器上下文；返回时用setcontext恢复。
- 启动首个任务：在调度器就绪后，直接对最高优先级任务的上下文调用setcontext进入用户态执行。
- 最小示例骨架（示意）
- 初始化：分配栈与 TCB，调用getcontext初始化 uc；设置uc.uc_link=NULL、配置uc.uc_stack；用makecontext绑定任务入口与参数；将 uc 存入 TCB 的栈指针字段。
- 切换：在 OSCtxSw 中更新当前/最高优先级 TCB，直接setcontext(&uc_target)；在信号路径中保存当前 uc 后跳转到调度器。
- 启动：OSStartHighRdy 直接对最高优先级任务的 uc 调用setcontext开始运行。
- 注意事项
- 避免在信号处理中调用不可重入函数；必要时屏蔽信号或使用sigprocmask控制。
- 不同架构的寄存器/浮点布局差异较大，移植时需按架构条件编译。
- 若需更轻量，可用setjmp/longjmp替代，但功能更受限（无显式浮点/信号上下文控制）。
三、内核或裸机的 Context 移植步骤（以 ARM 为例）
- 启动汇编最小环境
- 关中断、设置SP、清BSS、建立异常向量表；多核SoC需让主核继续、其余核待机（WFE/WFI）。
- 树莓派等平台常见链接地址如0x00008000起步，早期只能用汇编完成必要初始化后再跳入C。
- 中断向量与异常入口
- 建立IRQ/FIQ向量表，安装异常/中断处理；在入口处保存必要寄存器并进入C级中断分发。
- 上下文保存与恢复
- 定义上下文结构体（含通用寄存器、程序计数器、状态寄存器、浮点/向量状态、栈指针等）。
- 实现save_ctx / restore_ctx汇编例程：按 ABI 顺序压栈/出栈；若支持FPU/SIMD，保存/恢复VFP/NEON状态；确保栈8字节或16字节对齐。
- 在中断返回与线程切换处调用 save/restore；切换时更新SP/PC/CPSR等，必要时处理延迟槽（架构相关）。
- Tick 与调度
- 配置系统定时器（如树莓派可用GTIMER；QEMU与硬件可能不同），产生周期性tick中断；在中断中调用调度器进行上下文切换。
- 调试建议
- 先用JTAG/SWD或串口打印验证异常入口、栈帧与寄存器保存是否正确；再逐步开启中断与调度。
四、图形或 EGL/GLX 上下文的移植步骤
- 典型场景：将OpenGL/Vulkan/EGL或OpenVG应用从原生窗口系统迁移到X11/Wayland/DRM/KMS等平台。
- 关键流程
- 建立与显示服务器的连接（如XOpenDisplay），选择FBConfig/Visual，创建GLXContext/EGLContext并与窗口/可绘制对象绑定（如glXCreateNewContext/glXMakeContextCurrent）。
- 设置SwapInterval（如GLX_EXT_swap_control或GLX_SGI_swap_interval）控制帧交换与垂直同步。
- 渲染循环中调用glXSwapBuffers/eglSwapBuffers呈现；退出时按相反顺序销毁上下文、窗口与显示连接。
- 平台差异
- X11：需处理WM_NORMAL_HINTS、窗口层级（如XMapRaised）等窗口管理细节。
- Wayland/DRM/KMS：使用EGL/GBM与KMS API，管理drmModeConnector/Encoder/Crtc与缓冲区（GBM BO），无传统窗口管理器。
五、常见问题与验证清单
- 常见问题
- 栈溢出/对齐错误：栈顶未对齐或空间不足导致SP越界；为uc_stack.ss_sp与FPU/SIMD状态预留足够空间，并按目标ABI对齐。
- 浮点/向量未保存：任务使用FPU/SIMD但未保存fpregs/VFP/NEON状态，恢复后计算异常；在 save/restore 中加入相应保存段。
- 信号与重入：在信号处理中调用不可重入函数或忘记屏蔽信号，导致状态不一致；使用sigprocmask或在临界区禁用切换。
- 多核启动：未让从核待机或错误启动，系统卡死；按SoC手册让主核继续、从核WFE/WFI。
- 定时器差异：硬件与QEMU定时器不一致（如树莓派SP802与GTIMER），需统一驱动或条件编译。
- 验证清单
- 应用层：创建多个任务，验证yield/信号切换、参数传递、浮点运算与栈正确性；用gdb检查SP/PC与信号帧。
- 内核/裸机：验证中断进入/返回、tick计数、任务切换后寄存器与栈恢复；用示波器/逻辑分析仪核对定时器与中断响应。
- 图形：检查上下文创建/绑定/销毁是否成功、SwapInterval生效、窗口层级与刷新率正确。