XV6-System Calls | Anthony’s world

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前置知识

任何一个用户态的程序想要使用系统调用都需要包含头users.h

一段汇编代码usys.s 包含了一系列汇编函数，在用户态可以运行

syscall.h 定义了包括内核态和用户态使用系统调用的函数

代码

user.h

任何一个想要使用系统调用的程序都需要包含user.h。该头文件定义了所有系统调用的原型，

对于user.h中的任何一个调用，xv6都会执行一段汇编程序（usys.S)。usys.S是由usys.pl自动生成的。

usys.s or usys.pl

usys.s对于每一个系统调用都创建了如下的类似代码

如果我们用系统调用sleep()来举例子，那么生成的汇编代码应该是

其中全局变量的定义将使得其能被链接

其中的syscall.h定义了系统调用的编号，这些编号将会被用户态的程序使用，用来指定需要的系统调用。对于sleep，编号是13。

Usertrap

该函数定义在trap.c中

其中最重要的部分是if(r_scause() == 8) 的判断。在xv6中，如果将要执行一个系统调用,r_scause()获取到的值会是8。

在判断完成这是一个系统调用之后，系统首先判断给该进程是否要被杀死

p->trapframe->epc += 4; 目的是为了系统调用返回之后执行下一条指令。

此后将中断设置成允许，执行系统调用，在返回之后再次检查是否需要杀死进程，以及判断该中断是否是一个时间片中断。最后调用usertrapret()

syscall

该函数在syscall.c中

在syacall中，其获取了之前就存在a7寄存器中的系统调用编号

进行检查之后，然后在syscalls数组中找到指向系统调用函数的指针，然后激活这个系统调用。

Helper Functions for syscall

一个系统调用的简单RoadMap

当前为用户态，调用了trap()

trap()

将系统从用户态变成内核态
将中断设置为不允许
保存程序计数器
调用uservec函数

uservec是一段汇编代码，它保存在trampoline page 中，它将

保存用户寄存器
加载内核寄存器
将虚拟地址空间转换成内核虚拟地址空间
调用usertrap()

usertrap()会通过一定的方法判断出这是一个系统调用，执行完系统调用之后调用usertrapret()

执行系统调用

usertrapret()将会调用userret

userret是一段汇编代码，他将系统恢复成用户态离开时候的模样，调用sret

sret

将系统状态变成用户态
恢复程序计数器
将中断设置成允许

⭐

需要注意的是，当usertrap()判断完这是一个系统调用之后，中断将被允许，也就是说系统调用也是可以被打断的，但是最终我们还是会执行完系统调用

以zombie.c为例，展示用户态函数sleep是如何转换成系统调用sleep的

我们点击zombie.c的sleep，查找其引用，发现在user.h中有定义。

如上文所述，在user.h中的任何一个函数，xv6都会为其生成一段汇编代码，并且暴露全局变量允许链接。以sleep为例子，则生成的汇编代码是

接下来ecall执行系统调用，在syscall函数中接收到了num = 13于是执行sys_sleep

在syssleep中执行了内核中的sleep函数。这样子我们就走完了以此用户态执行系统调用的流程

🗒️XV6-System Calls