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Arm Linux系统调用流程详细解析SWI

归档日期:05-10       文本归类:多级反馈      文章编辑:爱尚语录

  (system call)实现了用户态进程和硬件设备之间的大部分接口。系统调用是操作系统提供的服务,用户程序通过各种系统调用,来引用内核提供的各种服务,系统调用的执行让用户程序陷入内核,该陷入动作由swi软中断完成。

  应用编程接口(API)与系统调用的不同在于,前者只是一个函数定义,说明了如何获得一个给定的服务,而后者是通过软件中断向内核发出的一个明确的请求。POSIX标准针对API,而不针对系统调用。Unix系统给程序员提供了很多API库函数。libc的标准c库所定义的一些API引用了封装例程(wrapper routine)(其唯一目的就是发布系统调用)。通常情况下,每个系统调用对应一个封装例程,而封装例程定义了应用程序使用的API。反之则不然,一个API没必要对应一个特定的系统调用。从编程者的观点看,API和系统调用之间的差别是没有关系的:唯一相关的事情就是函数名、参数类型及返回代码的含义。然而,从内核设计者的观点看,这种差别确实有关系,因为系统调用属于内核,而用户态的库函数不属于内核。

  大部分封装例程返回一个整数,其值的含义依赖于相应的系统调用。返回-1通常表示内核不能满足进程的请求。系统调用处理程序的失败可能是由无效参数引起的,也可能是因为缺乏可用资源,或硬件出了问题等等。在libd库中定义的errno变量包含特定的出错码。每个出错码定义为一个常量宏。

  当用户态的进程调用一个系统调用时,CPU切换到内核态并开始执行一个内核函数。因为内核实现了很多不同的系统调用,因此进程必须传递一个名为系统调用号(system call number)的参数来识别所需的系统调用。所有的系统调用都返回一个整数值。这些返回值与封装例程返回值的约定是不同的。在内核中,整数或0表示系统调用成功结束,而负数表示一个出错条件。在后一种情况下,这个值就是存放在errno变量中必须返回给应用程序的负出错码。

  ARMLinux系统利用SWI指令来从用户空间进入内核空间,还是先让我们了解下这个SWI指令吧。SWI指令用于产生软件中断,从而实现从用户模式变换到管理模式,CPSR保存到管理模式的SPSR,执行转移到SWI向量。在其他模式下也可使用SWI指令,处理器同样地切换到管理模式。指令格式如下:

  使用SWI指令时,通常使用一下两种方法进行参数传递,SWI异常处理程序可以提供相关的服务,这两种方法均是用户软件协定。SWI异常中断处理程序要通过读取引起软件中断的SWI指令,以取得24为立即数。

  1)、指令中24位的立即数指定了用户请求的服务类型,参数通过通用寄存器传递。如:

  2)、指令中的24位立即数被忽略,用户请求的服务类型有寄存器R0的只决定,参数通过其他的通用寄存器传递。如:

  在SWI异常处理程序中,去除SWI立即数的步骤为:首先确定一起软中断的SWI指令时ARM指令还是Thumb指令,这可通过对SPSR访问得到;然后取得该SWI指令的地址,这可通过访问LR寄存器得到;接着读出指令,分解出立即数(低24位)。

  在2.6.21中,认真研究大家会发现,你回避不了这样一个概念,EABI是什么东西?

  内核里面谈EABI,OABI,其实相对于系统调用的方式,当然我们所说的系统限于arm系统。

  也就是说原来的调用方式(Old ABI)是通过跟随在swi指令中的调用号来进行的,现在的是根据r7中的值。

  我们知道,sys_call_table 在内核中是个跳转表,这个表中存储的是一系列的函数指针,这些指针就是系统调用函数的指针,如(sys_open).系统调用是根据一个调用号(通常就是表的索引)找到实际该调用内核哪个函数,然后运行该函数完成的。

  系统调用是os操作系统提供的服务,用户程序通过各种系统调用,来引用内核提供的各种服务,系统调用的执行让用户程序陷入内核,该陷入动作由swi软中断完成.

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