Kernel散记——系统调用

 Kernel散记——系统调用

这里是指arm linux架构（Android4.4）

1，referen

http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7036266

1.1，这是讲得比较全面。读完之后，你大致可以讲得清系统调用的过程
“系统调用就是用户民通过swi指令陷入内核，cpu由user模式进入svc模式的过程，调用的过程大致是先备份当前任务的上下文（相应的堆栈信息），然后通过swi指令的参数，来找到对应的系统调用表，执行完系统调用，把返回值写在指定的寄存器，恢复原来的现场，完成系统调用”

1.2，同时还讲了系统调用和普通API的区别（主要是有没有陷入内核态）

http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7036215

这里主要列出了Linux系统调用的列表，供参考

2，我的理解。以clone()为例

2.1 API有的不需要系统调用，比如Math.h里面。有的需要，比如接下来讲的pthread.h

2.2 在用户空间。创建一个线程，有如下API调用：

      #include <pthread.h>

      pthread_create(&tid, &attr, thr_fn, NULL);

=>$android_root/bionic/libc/include/pthrea.h

     int  pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t const * attr,                                                                                             

                   void *(*start_routine)(void *), void * arg);

=>$adnroid_root/bionic/libc/bionic/pthread_create.cpp

     int  pthread_create(pthread_t* thread_out, pthread_attr_t const* attr,                                                                                          
                   void* (*start_routine)(void*), void* arg) {

     ...

     int tid =  __pthread_clone(start_routine, child_stack, flags, arg);//最终调用到这里

     }

=>bionic/libc/arch-arm/bionic/Clone.S

这里是通过汇编来实现的。

     // int  __pthread_clone(void* (*fn)(void*), void* child_stack, int flags, void* arg);

     ENTRY(__pthread_clone)

    # Push 'fn' and 'arg' onto 'child_stack'.
    stmdb   r1!, {r0, r3}

    # The sys_clone system call only takes two arguments: 'flags' and 'child_stack'.
    # 'child_stack' is already in r1, but we need to move 'flags' into position.
    mov     r0, r2

    # System call.
    mov     ip, r7
    ldr     r7, = __NR_clone  // 系统调用号定义在unistd.h  #define __NR_clone (__NR_SYSCALL_BASE+120)，即120号写入R7
    swi     #0  //通过 swi软中断指令陷入内核

     ...

END(__pthread_clone)

2.3 在Kernel空间

首先处理SWI指令

$kernel_root/arch/arm/kernel/entry-common.S

/*=============================================================================
* SWI handler
*-----------------------------------------------------------------------------
*/

    .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

...

      addne   scno, r7, #__NR_SYSCALL_BASE    @ put OS number in  //从R7把系统调用号读出来

...

    adr tbl, sys_call_table     @ load syscall table pointer //再根据系统调用号，查询sys_call_table这个表，找到相应的系统调用

ENTRY(sys_call_table)

#include "calls.S"

sys_call_table即calls.S

=>calls.S

...

/* 120 */   CALL(sys_clone)//120号对应的就是sys_clone

... 

=>entry-common.S

 ldrcc   pc, [tbl, scno, lsl #2]     @ call sys_* routine//这里执行系统调用。

那么在哪实现sys_clone的呢？不同的系统的调用，在不同的目录里，比较open就是在fs/下面，clone就就在kernel下面。使用宏SYSCALL_DEFINE来配合使用。

=>kernel/fork.c

#ifdef __ARCH_WANT_SYS_CLONE  
#ifdef CONFIG_CLONE_BACKWARDS
SYSCALL_DEFINE5(clone, unsigned long, clone_flags, unsigned long, newsp,
         int __user *, parent_tidptr,
         int, tls_val,
         int __user *, child_tidptr)
#elif defined(CONFIG_CLONE_BACKWARDS2)
SYSCALL_DEFINE5(clone, unsigned long, newsp, unsigned long, clone_flags,
         int __user *, parent_tidptr,
         int __user *, child_tidptr,
         int, tls_val)
#elif defined(CONFIG_CLONE_BACKWARDS3)
SYSCALL_DEFINE6(clone, unsigned long, clone_flags, unsigned long, newsp,
        int, stack_size,
        int __user *, parent_tidptr,
        int __user *, child_tidptr,
        int, tls_val)
#else
SYSCALL_DEFINE5(clone, unsigned long, clone_flags, unsigned long, newsp,
         int __user *, parent_tidptr,
         int __user *, child_tidptr,
         int, tls_val)
#endif
{
    return  do_fork(clone_flags, newsp, 0, parent_tidptr, child_tidptr);                                                                                        
}
#endif

=>

最终是调用forkc.c/do_fork()的.

整个流程是这样的，通了流程，有需要有精力就可以深入细节啦。