5.4.1 IPIPE劫持系统调用的流程与场景

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5.4 IPIPE: Xenomai/Linux双核系统调用

5.4.1 IPIPE劫持系统调用的流程与场景

参考《5.1.2 内核层：ARM64 Linux系统调用的流程》，先回顾一下ARM64 Linux系统调用的过程：

第一步，从el0_sync跳转到el0_svc。

第二步，从el0_svc跳转到c函数el0_svc_handler

第三步，从el0_svc_handler调用el0_svc_common

第四步，el0_svc_common调用invoke_syscall

在第四步的el0_svc_common函数中，IPIPE是在调用invoke_syscall之前，调用ipipe_handle_syscall进行系统调用的劫持。下图展示的是Xenomai系统调用read的堆栈。

考虑所有因素，在ipipe_handle_syscall需要处理6种场景。在ipipe_handle_syscall函数中，设计了3个代码通路，来处理上述6中场景。

• ‌代码路径‌：为了处理这些场景，ipipe_handle_syscall设计了三条代码路径：
  • ‌快速路径（Fast Path）‌：直接调用ipipe_fastcall_hook处理Xenomai系统调用。
  • ‌慢速路径（Slow Path）‌：通过__ipipe_notify_syscall和ipipe_syscall_hook函数处理，根据当前运行的domain（head或root）调用相应的处理函数。
  • ‌正常路径‌：对于Linux系统调用，直接返回给Linux内核处理。

ipipe_handle_syscall 6种场景的处理	Xenomai系统调用 (系统调用号>=0x1000 0000)	Linux系统调用 (系统调用号<0x1000 0000)
Xenomai实时线程 运行在Head domain	场景1： ipipe_fastcall_hook	场景2： __ipipe_notify_syscall
Xenomai实时线程 运行在Root domain	场景3： __ipipe_notify_syscall	场景4： __ipipe_notify_syscall
Linux线程	场景5： __ipipe_notify_syscall	场景6： 正常返回给Linux处理

把上面的表格，对应到ipipe_handle_syscall函数的实现，就会发现代码的实现思路突然清楚了。 特别是场景6，一目了然，不需要展开。

在ipipe.rst中，代码通路ipipe_fastcall_hook又被称为快速处理路径（fast path），而__ipipe_notify_syscall又被称为慢速路径（slow path）。

为什么？

ipipe_fastcall_hook直接调用handle_head_syscall执行Xenomai的系统调用函数。

反观__ipipe_notify_syscall，逻辑比较复杂，用next/goto next反复调用ipipe_syscall_hook函数。在ipipe_syscall_hook函数中，如果当前是head domain则调用handle_head_syscall，如果当前是root domain则调用handle_root_syscall。

__ipipe_notify_syscall有个非常特殊的地方，在第一次调用ipipe_syscall_hook函数之前，总是把current domain改成head domain（第1229行）。这样在ipipe_syscall_hook函数中必然会调用handle_head_syscall。

本文总结：ipipe_handle_syscall劫持系统调用后，需要处理6中场景，分为3个代码路径进行处理：快速、慢速和正常路径！

Linux系统调用，都回归到invoke_syscall调用Linux系统调用函数

Xenomai系统调用，如果运行在root域，则在handle_root_syscall中处理

Xenomai系统调用，如果运行在head域，则在handle_head_syscall中处理

运行在head域，调用Linux系统调用，需要先切换到root域

运行在root域，调用Xenomai系统调用，需要先切换到head域。

接下来的章节会结合实例实际分析快速和慢速路径！

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