5.1.3 内核层：ARM64 Linux系统调用的定义

5.1. ARM64 Linux系统调用

5.1.1 用户层：用hello world演示系统调用

5.1.2 内核层：ARM64 Linux系统调用的流程

5.1.3 内核层：ARM64 Linux系统调用的定义

在上文中，以hello world程序使用的系统调用write为例，根据内核层的调用堆栈，其对应的syscall_fn就是__arm64_sys_write。

__arm64_sys_write是如何定义的？

又是如何插入sys_call_table的呢？ 

第一问：__arm64_sys_write是如何定义的？

是在fs/read_write.c中使用SYSCALL_DEFINE3宏来进行定义的，即上图中的第608行。

如上图所示，SYSCALL_DEFINE3宏，定义在include/linx/syscalls.h，数字3代表所定义的函数有3个入参。SYSCALL_DEFINE3依赖于其它宏定义，关键依赖关系是：SYSCALL_DEFINE3->SYSCALL_DEFINEx->__SYSCALL_DEFINEx。其中最后一个__SYSCALL_DEFINEx宏，如果沿着图中的箭头去展开，那么write的系统调用函数是第239行定义的sys_write，并不是上图实际调用堆栈显示的__arm64_sys_wrirte。

为什么？

同样是在include/linx/syscalls.h中更靠前的地方，如果定义了CONFIG_ARCH_HAS_SYSCALL_WRAPPER，则包含asm/syscall_wrapper.h头文件。

asm/syscall_wrapper.h头文件会提前定义__SYSCALL_DEFINEx，如果下图第47行。针对write的系统调用函数进行展开，就是__arm64_sys_write。这个宏定义很复杂，实际定义了3个函数，调用关系是__arm64_sys_write->__se_sys_write->__do_sys_write，与上面的调用堆栈完全匹配。

第二问：__arm64_sys_write是如何插入sys_call_table的呢？

回到sys_call_table定义的地方arch/arm64/kernel/sys.c。

第69行，定义了函数指针数组sys_call_table，且数组的大小为__NR_syscalls。

第70行，把所有的数组元素都初始化为__arm64_sys_ni_syscall函数，这个函数是一个通用的系统调用处理函数，当系统调用号无效或未实现时，它会被调用。

第71行，包含了一个头文件<asm/unistd.h>，它会使用第67行定义的__SYSCALL宏来初始化数组的元素！ 头文件包含是非常复杂的，展开过程如下：

arch/arm64/kernel/sys.c

->#include <asm/unistd.h>即arch/arm64/include/asm/unistd.h

->#include <uapi/asm/unistd.h>即arch/arm64/include/uapi/asm/unistd.h

->#include <asm-generic/unistd.h>即include/asm-generic/unistd.h

->#include <uapi/asm-generic/unistd.h>即include/uapi/asm-generic/unistd.h

第205行，定义了write系统调用号为64。同时可以看到，所有系统调用号都是在include/uapi/asm-generic/unistd.h文件中定义的。

第206行，展开后为”[64] = __arm64_sys_write, “，注意最后有个逗号，因为这是嵌入在sys_call_table数组的定义中的。

总结一下，本章节以系统调用write为例，追踪系统调用发生的顺序，找到系统调用表sys_call_table中的__arm64_sys_write。__arm64_sys_write是如何定义的？又是如何插入sys_call_table的呢？通过解答上述两个问题，彻底搞清楚了arm64系统调用的原理。

ARM64 Linux	位置与定义
系统调用号	include/uapi/asm-generic/unistd.h： #define __NR_write 64
系统调用表	arch/arm64/kernel/sys.c： const syscall_fn_t sys_call_table[__NR_syscalls] = { [0 ... __NR_syscalls - 1] = __arm64_sys_ni_syscall, #include <asm/unistd.h> };
系统调用函数	fs/read_write.c： SYSCALL_DEFINE3(write, unsigned int, fd, const char __user *, buf,         size_t, count)
系统调用号和系统调用函数插入系统调用表	include/uapi/asm-generic/unistd.h： __SYSCALL(__NR_write, sys_write)