在 32 位内核上运行 64 位用户态软件需要什么?

在 32 位内核上运行 64 位用户态软件需要什么?

在 Linux 和 Windows 上,我习惯了需要 64 位内核才能拥有一个具有 multiarch/WoW 的系统,在该系统中我可以并行运行 32 位和 64 位软件。

然后,几年前,当有人向我展示 MacOS 10.6 Snow Leopard 可以在内核处于 32 位模式下运行 64 位应用程序时,我大吃一惊。现在这可能很大程度上被遗忘了,因为这是一次性的技术转型。由于硬件在移动领域处于领先地位,据我所知,iOS 和 Android 向 64 位迁移从来不需要这样做。

我的问题:如何才能在 32 位 Linux 内核(i386 或 armhf)中获得相同的功能?

我知道这可能不是一件小事。如果是的话,微软可以将该功能放入 Windows XP 32 位中。但一般要求是什么?是否曾经提出过补丁或概念验证?

在嵌入式世界中,我认为这特别有用,因为设备驱动程序中的 64 位支持可能会落后很长一段时间。

答案1

运行64位应用程序需要内核的一些支持:内核至少需要根据需要设置页表、中断表等以支持在CPU上运行64位代码,并且需要保存完整的64位在应用程序之间切换(以及从应用程序到内核并返回)时的上下文。因此,纯 32 位内核无法支持 64 位用户空间。

然而,内核可以在内核空间中运行 32 位代码,同时在用户空间中支持 64 位代码。这涉及到与使用 64 位内核运行 32 位应用程序所需的支持类似的处理:基本上,内核必须支持应用程序期望的 64 位接口。例如,它必须为 64 位代码提供某种机制来调用内核,并保留参数的含义(双向)。

那么问题是这是否值得。在 Mac 和其他一些系统上,可以这样做,因为支持 32 位内核代码意味着驱动程序不必全部同时进行切换。在 Linux 上,开发模型有所不同:当进行较大更改时,内核中的任何内容都会根据需要进行迁移,而内核开发人员并不真正支持内核之外的任何内容。使用 64 位内核支持 32 位用户区当然有用且值得付出努力(至少是在添加 x86-64 支持时),我不确定是否有必要在 32 位上使用 64 位-少量...

答案2

Snow Leopard 能够在 Intel 64 位 CPU 中运行 64 位二进制文​​件。

当您的 efi 已经是 64 位时,它也能够使用 64 位内核启动(我的 Macbook“transition-model”pro 的生产批次已经是这样的机器)。

不涉及模拟,您只需在 32 位模式下启动时付出较小的性能成本即可。

在纯 32 位 CPU 中,您将无法做到这一点,因为它们不知道如何解释 64 位代码。除非您使用软件进行模拟,否则对于那些传统上动力不足的嵌入式机器来说,这会很慢。

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