5.2.4 内核层：Xenomai系统调用的定义

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#linux #ARM64 #IPIPE #Xenomai

于 2024-12-17 10:17:43 首次发布

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5.2.4 内核层：Xenomai系统调用的定义

为了方便对比ARM64 Linux和Xenomai，以系统调用read为例，分别总结各自的表格如下。

根据《5.1.3 内核层：ARM64 Linux系统调用函数的定义》，总结如下。

ARM64 Linux	位置与定义
系统调用号	include/uapi/asm-generic/unistd.h： #define __NR_read 63
系统调用函数	fs/read_write.c： SYSCALL_DEFINE3(read, unsigned int, fd, char __user *, buf, size_t, count)
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> };
系统调用号和系统调用函数插入系统调用表	include/uapi/asm-generic/unistd.h： __SYSCALL(__NR_read, sys_read)

作为对比，针对Xenomai总结如下。相比Linux多了一个系统调用模式的定义。

ARM64 Xenomai	定义
系统调用号	include/xenomai/cobalt/uapi/syscall.h： #define sc_cobalt_read 81
系统调用函数	kernel/xenomai/posix/io.c: COBALT_SYSCALL(read, handover, (int fd, void __user *buf, size_t size)) { return rtdm_fd_read(fd, buf, size); }
系统调用表	kernel/xenomai/posix/syscall.c: #include "syscall_entries.h" static const cobalt_syshand cobalt_syscalls[] = { __COBALT_CALL_NI __COBALT_CALL_ENTRIES #ifdef CONFIG_XENO_ARCH_SYS3264 #include <asm/xenomai/syscall32-table.h> #endif };
系统调用号和系统调用函数插入系统调用表	kernel/xenomai/posix/syscall_entries.h: __COBALT_CALL_ENTRIES
系统调用模式	kernel/xenomai/posix/syscall.c: static const int cobalt_sysmodes[] = { __COBALT_CALL_NFLAGS __COBALT_CALL_MODES };

接下来按照表格逐项展开：

（1）系统调用号

系统调用号定义在include/xenomai/cobalt/uapi/syscall.h，文件比较长，这里分别截取头部和尾部两张图。

第21行，包含头文件cobalt/uapi/asm-generic/syscall.h，此头文件中定义了宏定义__COBALT_SYSCALL_BIT（0x10000000）。在用户层通过x8通用寄存器传递Xenomai系统调用号时，总是与__COBALT_SYSCALL_BIT做逻辑或运算。

第139行，定义了宏__NR_COBALT_SYSCALLS，表示Xenomai包含的系统调用号最大数量为128。从第137行可知，实际只用到了0~114。

（2）系统调用函数

kernel/xenomai/posix/io.c：

COBALT_SYSCALL(read, handover,
           (int fd, void __user *buf, size_t size))
{
    return rtdm_fd_read(fd, buf, size);
}

在kernel/xenomai/posix/io.c中，通过宏COBALT_SYSCALL来定义read系统调用的实现。

kernel/xenomai/posix/syscall.h：
/* Regular (native) syscall handler implementation. */
#define COBALT_SYSCALL(__name, __mode, __args)  \
    long CoBaLt_ ## __name __args

宏COBALT_SYSCALL展开后，得到函数名为CoBaLt_read。这里的前缀突然用了大小写交替的方式，不知道为什么！

（3）系统调用表

Xenomai系统调用表cobalt_syscalls[]数组的定义，与Linux的系统调用表有异曲同工之妙。

第455行，宏定义__COBALT_CALL_NI的目标，就是把cobalt_syscalls[]数组的所有元素全部初始化，指向CoBaLt_ni函数（直接return -ENOSYS）。相比Linux，系统调用表默认所有元素都指向__arm64_sys_ni_syscall函数。

第456行，宏定义__COBALT_CALL_ENTRIES从字面理解，应该是很多__COBALT_CALL_ENTRY的集合，事实也是如此。__COBALT_CALL_ENTRIES定义在第452包含的头文件syscall_entries.h中。此文件的绝对路径是kernel/xenomai/posix/syscall_entries.h。展开后就是对数组的元素进行赋值，和Linux的套路完全相同。上述宏定义展开的时候，涉及到兼容32位ABI的宏都按空处理。

备注：syscall_entries.h默认是不存在的，是在编译过程中使用脚本gen-syscall-entries.sh处理各个.c文件中的COBALT_SYSCALL宏，生成的一个头文件。

（3）系统调用模式

Xenomai的每个系统调用，都有自己对应的调用模式，定义在数组cobalt_sysmodes[]，数组的索引值就是系统调用号。

所以，根据系统调用号，从cobalt_syscalls[]数组可以找到对应的系统调用函数，从cobalt_sysmodes[]数组可以找到系统调用模式。

cobalt_sysmodes[]数组同样定义在kernel/xenomai/posix/syscall.c中。

第462行，宏定义__COBALT_CALL_NFLAGS就是把cobalt_sysmodes[]数组的所有元素全部初始化0。

第463行，宏__COBALT_CALL_MODES定义在第452包含的头文件syscall_entries.h中。此文件的绝对路径是kernel/xenomai/posix/syscall_entries.h。展开后就是对数组的元素进行赋值。宏定义展开的时候，涉及到兼容32位ABI的宏都按空处理。