Linux ARM 架构中的系统调用131

在计算机系统中，系统调用是操作系统提供的接口，允许应用程序访问内核功能。对于 Linux ARM 架构，系统调用机制存在一些独特的方面，反映了该架构的特性和约束。

ARM 体系结构

ARM 架构是一种精简指令集 (RISC) 处理器设计，通常用于移动和嵌入式设备。ARM 处理器具有 32 位或 64 位寄存器文件，以及一套高效的指令集。ARM 架构还支持各种扩展，例如浮点协处理器和虚拟化支持。

Linux ARM 中的系统调用

与其他 Linux 平台类似，Linux ARM 也使用异常机制来处理系统调用。当应用程序执行系统调用指令时，会引发异常并切换到内核模式。然后内核可以处理系统调用请求并返回结果。

Linux ARM 系统调用的一个重要方面是存在两种调用约定：__arm64 和 __aarch64。
__arm64（又称 ARM）调用约定用于 32 位 ARM 处理器。
__aarch64（又称 AArch64）调用约定用于 64 位 ARM 处理器。

两种调用约定在寄存器使用和参数传递方面有所不同。

系统调用表

系统调用表是一组指针，指向内核中处理特定系统调用的函数。当发生系统调用异常时，内核会使用系统调用号来索引系统调用表并确定要执行的函数。

Linux ARM 中的系统调用表位于虚拟地址 0x80000000，并且在启动时由内核初始化。系统调用表由两部分组成：
普通表：包含指向 32 位 ARM 处理器的系统调用处理程序的指针。
64 位表：包含指向 64 位 ARM 处理器的系统调用处理程序的指针。

系统调用处理

当发生系统调用异常时，内核会执行以下步骤来处理请求：
保存应用程序寄存器状态。
将系统调用号从寄存器 r7（32 位 ARM）或 x8（64 位 ARM）中提取。
使用系统调用号索引系统调用表。
跳转到相应的系统调用处理程序。
系统调用处理程序执行请求的操作。
在寄存器 r0（32 位 ARM）或 x0（64 位 ARM）中返回结果。
恢复应用程序寄存器状态并返回到应用程序。

ARM 系统调用中的特殊性

与其他 Linux 平台相比，Linux ARM 系统调用有一些独特的特性：
存储屏障：在执行系统调用之前，必须插入存储屏障以确保数据一致性。
快速系统调用：某些系统调用（例如 write）被优化为快速系统调用，这减少了内核和应用程序之间的上下文切换开销。
异常同步：系统调用异常是由应用程序线程处理的，这与其他平台上的内核处理不同。

Linux ARM 架构中的系统调用机制提供了一个接口，允许应用程序访问内核功能。对 ARM 体系结构和 Linux ARM 中系统调用的独特性的理解对于开发和优化在 ARM 设备上运行的应用程序至关重要。

2024-11-09

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