ARM Linux：usr模式轉(zhuǎn)為svc模式的實(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處理器對應(yīng)的linux2.4.19內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)的軟中斷定義如下：

#if defined（__thumb__） //thumb模式

#define __syscall（name） /

“push {r7}/n/t” /

“mov r7， #” __sys1（__NR_##name） “/n/t” /

“swi 0/n/t” /

“pop {r7}”

#else //arm模式

#define __syscall（name） “swi/t” __sys1（__NR_##name） “/n/t”

#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，庫函數(shù)最終會調(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，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在表中對應(yīng)的順序號為

__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

源程序：

ENTRY（vector_swi）

save_user_regs

zero_fp

get_scno //將［lr，#-4］中的中斷號轉(zhuǎn)儲到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］

//所以對于上面示例中open系統(tǒng)調(diào)用號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

adr/cond /reg， /label

.endm

//對應(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”