ARM linux系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)原理

大家都知道linux的應(yīng)用程序要想訪問內(nèi)核必須使用系統(tǒng)調(diào)用從而實(shí)現(xiàn)從usr模式轉(zhuǎn)到svc模式。下面咱們看看它的實(shí)現(xiàn)過程。

　　系統(tǒng)調(diào)用是os操作系統(tǒng)提供的服務(wù)，用戶程序通過各種系統(tǒng)調(diào)用，來引用內(nèi)核提供的各種服務(wù)，系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行讓用戶程序陷入內(nèi)核，該陷入動(dòng)作由swi軟中斷完成。

　　at91rm9200處理器對(duì)應(yīng)的linux2.4.19內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的軟中斷定義如下:

　　#if defined(__thumb__) //thumb模式

　　#define __syscall(name)

　　"push {r7}nt"

　　"mov r7， #" __sys1(__NR_##name) "nt"

　　"swi 0nt"

　　"pop {r7}"

　　#else //arm模式

　　#define __syscall(name) "swit" __sys1(__NR_##name) "nt"

　　#endif

　　#define __sys2(x) #x

　　#define __sys1(x) __sys2(x)

　　#define __NR_SYSCALL_BASE 0x900000 //此為OS_NUMBER << 20運(yùn)算值

　　#define __NR_open (__NR_SYSCALL_BASE+ 5) //0x900005

　　舉一個(gè)例子來說:open系統(tǒng)調(diào)用，庫(kù)函數(shù)最終會(huì)調(diào)用__syscall(open)，宏展開之后為swi #__NR_open，即，swi #0x900005觸發(fā)中斷，中斷號(hào)0x900005存放在[lr，#-4]地址中，處理器跳轉(zhuǎn)到arch/arm/kernel/entry-common.S中vector_swi讀取[lr，#-4]地址中的中斷號(hào)，之后查詢arch/arm/kernel/entry-common.S中的sys_call_table系統(tǒng)調(diào)用表，該表內(nèi)容在arch/arm/kernel/calls.S中定義，__NR_open在表中對(duì)應(yīng)的順序號(hào)為

　　__syscall_start:

　　...

　　.long SYMBOL_NAME(sys_open) //第5個(gè)

　　...

　　將sys_call_table[5]中內(nèi)容傳給pc，系統(tǒng)進(jìn)入sys_open函數(shù)，處理實(shí)質(zhì)的open動(dòng)作

　　注:用到的一些函數(shù)數(shù)據(jù)所在文件，如下所示

　　arch/arm/kernel/calls.S聲明了系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)

　　include/asm-arm/unistd.h定義了系統(tǒng)調(diào)用的調(diào)用號(hào)規(guī)則

　　vector_swi定義在arch/arm/kernel/entry-common.S

　　vector_IRQ定義在arch/arm/kernel/entry-armv.S

　　vector_FIQ定義在arch/arm/kernel/entry-armv.S

　　arch/arm/kernel/entry-common.S中對(duì)sys_call_table進(jìn)行了定義:

　　.type sys_call_table， #object

　　ENTRY(sys_call_table)

　　#include "calls.S" //將calls.S中的內(nèi)容順序鏈接到這里

[!--empirenews.page--]源程序：

 

　　ENTRY(vector_swi)

　　save_user_regs

　　zero_fp

　　get_scno //將[lr，#-4]中的中斷號(hào)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到scno(r7)

　　arm710_bug_check scno， ip

　　#ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP

　　ldr ip， __cr_alignment

　　ldr ip， [ip]

　　mcr p15， 0， ip， c1， c0        @ update control register

　　#endif

　　enable_irq ip

　　str r4， [sp， #-S_OFF]!        @ push fifth arg

　　get_current_task tsk

　　ldr ip， [tsk， #TSK_PTRACE]        @ check for syscall tracing

　　bic scno， scno， #0xff000000        @ mask off SWI op-code

　　//#define OS_NUMBER 9[entry-header.S]

　　//所以對(duì)于上面示例中open系統(tǒng)調(diào)用號(hào)scno=0x900005

　　//eor scno，scno，#0x900000

　　//之后scno=0x05

　　eor scno， scno， #OS_NUMBER << 20        @ check OS number

　　//sys_call_table項(xiàng)為calls.S的內(nèi)容

　　adr tbl， sys_call_table        @ load syscall table pointer

　　tst ip， #PT_TRACESYS        @ are we tracing syscalls?

　　bne __sys_trace

　　adrsvc al， lr， ret_fast_syscall        @ return address

　　cmp scno， #NR_syscalls        @ check upper syscall limit

　　//執(zhí)行sys_open函數(shù)

　　ldrcc pc， [tbl， scno， lsl #2]        @ call sys_* routine

　　add r1， sp， #S_OFF

　　2: mov why， #0        @ no longer a real syscall

　　cmp scno， #ARMSWI_OFFSET

　　eor r0， scno， #OS_NUMBER << 20        @ put OS number back

　　bcs SYMBOL_NAME(arm_syscall)

　　b SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)        @ not private func

　　/*

　　* This is the really slow path. We're going to be doing

　　* context switches， and waiting for our parent to respond.

　　*/

　　__sys_trace:

　　add r1， sp， #S_OFF

　　mov r0， #0        @ trace entry [IP = 0]

　　bl SYMBOL_NAME(syscall_trace)

　　/*

　　//2007-07-01 gliethttp [entry-header.S]

　　//Like adr， but force SVC mode (if required)

　　.macro adrsvc， cond， reg， label

　　adrcond reg， label

　　.endm

　　//對(duì)應(yīng)反匯編:

　　//add lr， pc， #16 ; lr = __sys_trace_return

　　*/

　　adrsvc al， lr， __sys_trace_return        @ return address

　　add r1， sp， #S_R0 + S_OFF        @ pointer to regs

　　cmp scno， #NR_syscalls        @ check upper syscall limit

ldmccia r1， {r0 - r3}        @ have to reload r0 - r3

　　ldrcc pc， [tbl， scno， lsl #2]        @ call sys_* routine

　　b 2b

　　__sys_trace_return:

　　str r0， [sp， #S_R0 + S_OFF]!        @ save returned r0

　　mov r1， sp

　　mov r0， #1        @ trace exit [IP = 1]

　　bl SYMBOL_NAME(syscall_trace)

　　b ret_disable_irq

　　.align 5

　　#ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP

　　.type __cr_alignment， #object

　　__cr_alignment:

　　.word SYMBOL_NAME(cr_alignment)

　　#endif

　　.type sys_call_table， #object

　　ENTRY(sys_call_table)

　　#include "calls.S"