ARM Linux 系统调用过程

  系统调用是操作系统提供给用户(应用程序)的一组接口,每个系统调用都有一个对应的系统调用函数来完成相应的工作。用户通过这个接口向操作系统申请服务,如访问硬件,管理进程等等。但是因为用户程序运行在用户空间,而系统调用运行在内核空间,因此用户程序不能直接调用系统调用函数,我们经常看到的比如fork、open、write 等等函数实际上并不是真正的系统调用函数,他们都只是c库,在这些函数里将执行一个软中断 swi 指令,产生一个软中断,使CPU 陷入内核态,接着在内核中进行一系列的判断,判断出是哪个系统调用,再转到真正的系统调用函数,完成相应的功能。下面举一个简单的例子说明从用户态调用一个“系统调用”,到内核处理的整个执行流程。

  用户态程序如下:

      void pk()

  {

    __asm__(

    "ldr  r7  =365 \n"

    "swi \n"

    :

    :

    :

    );

  }

  int main()

  {

      pk();

    retrun 0;

  }

  上面的代码中,我自己实现了一个新的系统调用,具体怎么做,后面再具体描述。pk()事实上就可以类比于平时我们在用户程序里调用的 open() 等函数,这个函数只做了一件简单的事:将系统调用号传给 r7 ,,然后产生一软中断。接着CPU陷入内核

  内核态:

  CPU相应这个软中断以后,PC指针会到相应的中断向量表中取指,中断向量表在内核代码中:arch/arm/kernel/entry-armv.S  中定义

.LCvswi:
 .word vector_swi

.globl __stubs_end
__stubs_end:

.equ stubs_offset, __vectors_start + 0x200 - __stubs_start

.globl __vectors_start
__vectors_start:
 ARM( swi SYS_ERROR0 )
 THUMB( svc #0  )
 THUMB( nop   )
 W(b) vector_und + stubs_offset
 W(ldr) pc, .LCvswi + stubs_offset  #响应中断后pc指向这里
 W(b) vector_pabt + stubs_offset
 W(b) vector_dabt + stubs_offset
 W(b) vector_addrexcptn + stubs_offset
 W(b) vector_irq + stubs_offset
 W(b) vector_fiq + stubs_offset

.globl __vectors_end
__vectors_end:

当pc取到如上的指令后,会跳到 vector_swi 这个标号,这个标号在arch/arm/kernel/entry-commen.S 中定义。

.align 5
ENTRY(vector_swi)
 sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE
 stmia sp, {r0 - r12}   @ Calling r0 - r12
 ARM( add r8, sp, #S_PC  )
 ARM( stmdb r8, {sp, lr}^  ) @ Calling sp, lr
 THUMB( mov r8, sp   )
 THUMB( store_user_sp_lr r8, r10, S_SP ) @ calling sp, lr
 mrs r8, spsr   @ called from non-FIQ mode, so ok.
 str lr, [sp, #S_PC]   @ Save calling PC
 str r8, [sp, #S_PSR]  @ Save CPSR
 str r0, [sp, #S_OLD_R0]  @ Save OLD_R0
 zero_fp

/*
  * Get the system call number.    #取出系统调用号
  */

#if defined(CONFIG_OABI_COMPAT)

/*
  * If we have CONFIG_OABI_COMPAT then we need to look at the swi
  * value to determine if it is an EABI or an old ABI call.
  */
#ifdef CONFIG_ARM_THUMB
 tst r8, #PSR_T_BIT
 movne r10, #0    @ no thumb OABI emulation
 ldreq r10, [lr, #-4]   @ get SWI instruction
#else
 ldr r10, [lr, #-4]   @ get SWI instruction
  A710( and ip, r10, #0x0f000000  @ check for SWI  )
  A710( teq ip, #0x0f000000      )
  A710( bne .Larm710bug      )
#endif
#ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
 rev r10, r10   @ little endian instruction
#endif

#elif defined(CONFIG_AEABI)


 /*
  * Pure EABI user space always put syscall number into scno (r7).
  */
  A710( ldr ip, [lr, #-4]   @ get SWI instruction )
  A710( and ip, ip, #0x0f000000  @ check for SWI  )
  A710( teq ip, #0x0f000000      )
  A710( bne .Larm710bug      )

#elif defined(CONFIG_ARM_THUMB)

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