三问Linux社区

1I-pipe介绍2I-pipe对ARM64异常向量表的改造2.1ARM64中断机制http://t.csdnimg.cn/FwMas2.2ARM64异常处理2.3el0_irq2.4el0_sync2.5el1_irq2.6el0_sync

实时线程有时需要离开head域，转而在root域中执行，主要场景有两个：（1）执行非实时工作：运行涉及由Linux内核处理的常规系统调用的非时间关键（带内）工作。（2）处理CPU异常：从CPU异常中恢复，例如处理主要内存访问故障，对于这类故障，无需关注响应时间，也无需在实时核心中重复处理。

原创不易，需要大家多多鼓励！

创新性的使用沙漏模型来解释Xenomai/Linux交替调度

主线程和子线程结构体struct cobalt_thread中的struct cobalt_process指针，都指向同一个struct struct cobalt_process。主线程和子线程结构体struct cobalt_thread都会加入到同一个struct struct cobalt_process中的thread_list链表！

Xenomai/Linux进程/主线程描述符之间的关联，且struct cobalt_thread称为struct task_struct的影子。

Xenomai/Linux进程/线程描述符的定义与异同

在上一章节《6.2.3 Xenomai3：创建实时线程第二弹之移花接木cobalt_thread_trampoline》中，分析到子线程会调用入口函数cobalt_thread_trampoline，并将 iargs 作为参数传递给该函数。此时，Linux中的子线程task_struct已经初始化完毕，而xenomai中对应的cobalt_thread怎么初始化呢？答案就在第96行的sc_cobalt_thread_create系统调用。

__real_pthread_create意味着直接调用pthread库中的pthread_create函数。这里传入的线程入口函数并不是原始入口函数，而被移花接木的改为跳板入口函数cobalt_thread_trampoline！

在hello.c的第56行，原先是直接调用libpthread库的pthread_create函数，但是从堆栈信息来看，反而改头换面，调用了libcobalt库的__wrap_pthread_create函数。这是如何做到的？

6.2.1 Xenomai3: hello world演示线程创建主函数中使用POSIX线程（pthread）库的pthread_create来创建一个线程，并在线程函数 helloworld 中，使用 clock_nanosleep 实现精确的周期性任务，每隔1s打印一次"Hello World!"。

参考《5.2.2 用户层：用latency演示Xenomai系统调用》，latency 是 Xenomai/Cobalt 实时内核提供的一个工具，用于测量系统的实时性能，特别是上下文切换和中断响应的延迟。它启动后，会新建一个display线程用于打印信息；会新建一个sampling线程用于延迟采样。通过条件断点，在ipipe_handle_syscall第1200行处，Linux进程运行在Root domain，调用Xenomai系统调用bind，完成对应的cobalt process的创建。

参考《5.2.2 用户层：用latency演示Xenomai系统调用》，latency 是 Xenomai/Cobalt 实时内核提供的一个工具，用于测量系统的实时性能，特别是上下文切换和中断响应的延迟。它启动后，会新建一个display线程用于打印信息；会新建一个sampling线程用于延迟采样。通过条件断点，在ipipe_handle_syscall第1200行处，抓到Xenomai实时线程运行在root域时，对Linux系统调用read的调用。

通过条件断点，在ipipe_handle_syscall第1200行处，抓到Xenomai实时线程运行在root域时，对Xenomai系统调用thread_setmode的调用。

参考《5.2.2用户层：用latency演示Xenomai系统调用》，latency是Xenomai/Cobalt实时内核提供的一个工具，用于测量系统的实时性能，特别是上下文切换和中断响应的延迟。它启动后，会新建一个display线程用于打印信息；会新建一个sampling线程用于延迟采样。通过条件断点，在ipipe_handle_syscall第1200行处，抓到Xenomai实时线程运行在head域时，对Linux系统调用getpid的调用。

latency 是 Xenomai/Cobalt 实时内核提供的一个工具，用于测量系统的实时性能，特别是上下文切换和中断响应的延迟。它启动后，会新建一个display线程用于打印信息；会新建一个sampling线程用于延迟采样。本文分析samping作为Xenomai实时线程，调用Xenomai系统调用read的过程。

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！

第5步，调用enable_step_ts，检查TSK_TI_FLAGS中是否设置了TIF_SINGLESTEP标记。关闭TIP_USERINTRET的过程：__ipipe_notify_user_intreturn->__ipipe_notify_kevent-> ipipe_kevent_hook -> handle_user_return->ipipe_disable_user_intret_notifier()第6步，检查TSK_TI_IPIPE中是否设置了_TIP_USERINTRET标记。

小结：TIP_MAYDAY定义了一种紧急情况，依赖TIP_NOTIFY中的trap机制，在不同的场景下，最终将实时线程切换到Linux中运行。

ipipe_flags之TIP_NOTIFY（1）Xenomai线程必有TIP_NOTIFY标记（2）TIP_NOTIFY分3类syscall/trap/kevent（3）TIP_NOTIFY需要hook钩子函数来响应

struct task_struct 中包含了struct thread_info结构体（CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK=y，否则struct thread_info在内核栈的栈底）。如下图，ipipe_flags不同的位可以代表不同的含义，例如TIP_MAYDAY、TIP_NOTIFY、TIP_HEAD。当从root域迁移到head域，利用ipipe_set_ti_thread_flag设置TIP_HEAD;TIP_HEAD最简单，最好理解，代表进程当前运行在Head域。

Xenomai3 利用GCC的 __attribute__((constructor)) 特性来定义了3种优先级的构造函数，按优先级执行，完成了Xenomai相关服务的初始化，把Linux进程转换程序Xenomai进程。

从shell启动hello world，那么hello world会变成实时进程吗？

IPIPE最原汁原味的英文原文介绍

xeno-config是一个辅助脚本，用于为使用Xenomai库的应用程序提供正确的编译和链接标志。通过这个工具，开发者可以轻松获取所需的编译器选项和链接器参数，确保应用程序能够正确地集成到Xenomai环境中。

Xenomai3：libcobalt库和API/Skin分析。根据官方框架图来分析，趣读颜色和文字。

第498行，通过宏__xn_syscall(__regs)，对x8寄存器的值执行与用户层相反的操作，即与~0x10000000（0xFFFFFF）进行逻辑与运算，得到。第512行，以code为下标，从Xenoami系统调用表cobalt_syscalls中找到系统调用函数指针，赋值给handler。第600行，执行handler即CoBaLt_read，跳转到了由COBALT_SYSCALL定义的Xenomai系统调用read。第三步，从el0_svc_handler调用el0_svc_common。

在本章节，使用Xenomai自带的测试程序latency来演示Xenomai系统调用。

ARM64 Linux系统调用的定义：__arm64_sys_write是如何定义的？又是如何插入sys_call_table的呢？

本文以系统调用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。

用hello world演示系统调用

__ipipe_dispatch_irq使用的flags和Interrupt control bits

想要完成chained中断的处理，需要多次嵌套调用generic_handle_irq，每次都传入正确的virq。

对比《4.5 只在head domain注册的设备中断》和《4.6 仅在root domain注册的设备中断》，同样一个硬件设备，应该只在Head domain或root domain加载一个驱动。除了设备中断不会从Xenomai流到Linux之外，还需要防止两个驱动对寄存器的操作发生冲突。参考《4.4 timer中断从Xenomai流向Linux》，timer设备是一个特例，而且打完了IPIPE Patch后，Linux本身不再直接操作timer硬件。

在xnintr_irq_handler执行的过程中，先是执行intr->isr即macb_interrupt，然后根据返回值，判断是否要传递中断到root domain。只有当返回值为XN_IRQ_PROPAGATE时，才会传递中断到root domain。上面已经提到了，macb_interrupt的返回值是XN_IRQ_HANDLED，所有第668行不会执行，会走到第670行，结束中断。在xnintr_init的注释中，明确写道：强烈不建议使用XN_IRQ_PROPAGATE

timer中断是一个特殊的中断，必须在head domain/Xenomai和root domain/Linux中执行，所以中断发生后，会经过一个巧妙和复杂的过程，完成中断的流动。

timer中断在head domain中的中断处理程序xnintr_core_clock_handler，在不同的时机，会把timer中断号3记录到root domain的interrupt log。

第1554行，调用dispatch_irq_head函数。此函数的入参为virq 3，等同于Head domain的XIRQ 3，以3为数组下标，执行head domain已经注册的中断处理程序head->irqs[3].handler即xnintr_core_clock_handler。

IPIPE引入了ack和end的概念，在irq_desc和ipipe_irqdesc中都定义了ack函数，默认情况下，irq_desc->ipipe_ack、root域和head域的ipipe_irqdesc->ackfn都是相同的，但是ipipe_irqdesc->ackfn又可以通过ipipe_request_irq单独指定。在__ipipe_dispatch_irq中，无论中断没有在head域注册中断处理程序，则会调用root域ipd->irqs[irq].ackfn，对中断控制器进行响应。

timer中断ARCH_TIMER_VIRT_PPI（hwirq 27）对应的3个逻辑中断号：Linux virq: 3Head domain XIRQ: 3Root domain XIRQ: 3对应上述3个逻辑中断号，分别注册了三个中断处理程序