xenomai內核解析之雙核系統調用(一)

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目錄

  • xenomai 內核系統調用
    • 一、32位Linux系統調用
    • 二、32位實時系統調用
    • 三、 64位系統調用
    • 五、 實時系統調用表cobalt_syscalls
    • 六、實時系統調用權限控制cobalt_sysmodes
    • 參考

xenomai 內核系統調用

解析系統調用是了解內核架構最有力的一把鑰匙,在這之前先搞懂xenomai與linux兩個內核共存后系統調用是如何實現的。

為什麼需要系統調用

linux內核中設置了一組用於實現系統功能的子程序,稱為系統調用。系統調用和普通庫函數調用非常相似,只是系統調用由操作系統核心提供,運行於內核態,而普通的函數調用由函數庫或用戶自己提供,運行於用戶態

一般的,進程是不能訪問內核的。它不能訪問內核所佔內存空間也不能調用內核函數。CPU硬件決定了這些(這就是為什麼它被稱作“保護模式”

為了和用戶空間上運行的進程進行交互,內核提供了一組接口。透過該接口,應用程序可以訪問硬件設備和其他操作系統資源。這組接口在應用程序和內核之間扮演了使者的角色,應用程序發送各種請求,而內核負責滿足這些請求(或者讓應用程序暫時擱置)。實際上提供這組接口主要是為了保證系統穩定可靠,避免應用程序肆意妄行,惹出大麻煩。

系統調用在用戶空間進程和硬件設備之間添加了一个中間層。該層主要作用有三個:

  • 它為用戶空間提供了一種統一的硬件的抽象接口。比如當需要讀些文件的時候,應用程序就可以不去管磁盤類型和介質,甚至不用去管文件所在的文件系統到底是哪種類型。
  • 系統調用保證了系統的穩定和安全。作為硬件設備和應用程序之間的中間人,內核可以基於權限和其他一些規則對需要進行的訪問進行裁決。舉例來說,這樣可以避免應用程序不正確地使用硬件設備,竊取其他進程的資源,或做出其他什麼危害系統的事情。
  • 每個進程都運行在虛擬系統中,而在用戶空間和系統的其餘部分提供這樣一層公共接口,也是出於這種考慮。如果應用程序可以隨意訪問硬件而內核又對此一無所知的話,幾乎就沒法實現多任務和虛擬內存,當然也不可能實現良好的穩定性和安全性。在Linux中,系統調用是用戶空間訪問內核的惟一手段;除異常和中斷外,它們是內核惟一的合法入口。

Linux加上實時系統內核xenomai后,實時任務常調用xenomai系統調用來完成實時的服務,如果實時任務需要用到linux的服務,還會調用linux的系統調用。

一、32位Linux系統調用

linux應用程序除直接系統調用外還會由glibc觸發系統調用,glibc為了提高應用程序的性能,對一些系統調用進行了封裝。
32位系統系統調用使用軟中斷int 0x80指令實現,軟中斷屬於異常的一種,通過它陷入(trap)內核,trap在整理的文檔x86 Linux中斷系統有說明。tarp_init()中設置IDT(Interrupt Descriptor Table 每个中斷處理程序的地址都保存在一個特殊的位置)由關int 0x80的IDT如下:

static const __initconst struct idt_data def_idts[] = {
	......
	SYSG(IA32_SYSCALL_VECTOR,	entry_INT80_32),
	......
};

當生系統調用時,硬件根據向量號在 IDT 中找到對應的表項,即中斷描述符,進行特權級檢查,發現 DPL = CPL = 3 ,允許調用。然後硬件將切換到內核棧 (tss.ss0 : tss.esp0)。接着根據中斷描述符的 segment selector 在 GDT / LDT 中找到對應的段描述符,從段描述符拿到段的基址,加載到 cs 。將 offset 加載到 eip。最後硬件將 ss / sp / eflags / cs / ip / error code 依次壓到內核棧。於是開始執行entry_INT80_32函數,該函數在entry_32.S定義:

ENTRY(entry_INT80_32)
	ASM_CLAC
	pushl	%eax		/* pt_regs->orig_ax */
	SAVE_ALL pt_regs_ax=$-ENOSYS	/* *存儲當前用戶態寄存器,保存在pt_regs結構里*/
	/*
	 * User mode is traced as though IRQs are on, and the interrupt gate
	 * turned them off.
	 */
	TRACE_IRQS_OFF

	movl	%esp, %eax
	call	do_int80_syscall_32
.Lsyscall_32_done:
	.......
.Lirq_return:
	INTERRUPT_RETURN/*iret 指令將原來用戶態保存的現場恢復回來,包含代碼段、指令指針寄存器等。這時候用戶態
進程恢復執行。*/

在內核棧的最高地址端,存放的是結構 pt_regs,首先通過 push 和 SAVE_ALL 將當前用戶態的寄存器,保存在棧中 pt_regs 結構裏面.保存完畢后,關閉中斷,將當前棧指針保存到 eax,即do_int80_syscall_32的參數1。
調用do_int80_syscall_32=>do_syscall_32_irqs_on。先看看沒有ipipe時Linux實現如下:

__always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
{
	struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
	unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;

	.....
	if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
		nr = array_index_nospec(nr, IA32_NR_syscalls);
		regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](	/*根據系統調用號索引直接執行*/
			(unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
			(unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
			(unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
	}
	syscall_return_slowpath(regs);
}

在這裏,將系統調用號從pt_reges中eax 裏面取出來,然後根據系統調用號,在系統調用表中找到相應的函數進行調用,並將寄存器中保存的參數取出來,作為函數參數。如果仔細比對,就能發現,這些參數所對應的寄存器,和 Linux 的註釋是一樣的。ia32_sys_call_table系統調用表生成後面解析(此圖來源於網絡)。

相關內核調用執行完后,一直返回到 do_syscall_32_irqs_on ,如果系統調用有返回值,會被保存到 regs->ax 中。接着返回 entry_INT80_32 繼續執行,最後執行 INTERRUPT_RETURN 。 INTERRUPT_RETURN 在 arch/x86/include/asm/irqflags.h 中定義為 iret ,iret 指令將原來用戶態保存的現場恢復回來,包含代碼段、指令指針寄存器等。這時候用戶態進程恢復執行。

系統調用執行完畢。

二、32位實時系統調用

Xenomai使用I-pipe 攔截常規Linux系統調用調度程序,並將系統調用定向到實現它們的系統。

實時系統調用,除了直接系統調用外,xenomai還實現了libcoblat實時庫,相當於glibc,通過libcoblat進行xenomai系統調用,以libcoblat庫函數sem_open為例,libcolat庫中C函數實現如下:

COBALT_IMPL(sem_t *, sem_open, (const char *name, int oflags, ...))
{
	......
	err = XENOMAI_SYSCALL5(sc_cobalt_sem_open,
			       &rsem, name, oflags, mode, value);
	if (err == 0) {
		if (rsem != sem)
			free(sem);
		return &rsem->native_sem;
	}
	.......
	return SEM_FAILED;
}

libcolat庫調用系統調用使用宏XENOMAI_SYSCALL5XENOAI_SYSCALL宏在\include\asm\xenomai\syscall.h中聲明,XENOMAI_SYSCALL5中的’5’代表’該系統調用有五個參數:

#define XENOMAI_DO_SYSCALL(nr, op, args...)			\
({								\
	unsigned __resultvar;					\
	asm volatile (						\
		LOADARGS_##nr					\
		"movl %1, %%eax\n\t"				\
		DOSYSCALL					\
		RESTOREARGS_##nr				\
		: "=a" (__resultvar)				\
		: "i" (__xn_syscode(op)) ASMFMT_##nr(args)	\
		: "memory", "cc");				\
	(int) __resultvar;					\
})

#define XENOMAI_SYSCALL0(op)			XENOMAI_DO_SYSCALL(0,op)
#define XENOMAI_SYSCALL1(op,a1)			XENOMAI_DO_SYSCALL(1,op,a1)
#define XENOMAI_SYSCALL2(op,a1,a2)		XENOMAI_DO_SYSCALL(2,op,a1,a2)
#define XENOMAI_SYSCALL3(op,a1,a2,a3)		XENOMAI_DO_SYSCALL(3,op,a1,a2,a3)
#define XENOMAI_SYSCALL4(op,a1,a2,a3,a4)	XENOMAI_DO_SYSCALL(4,op,a1,a2,a3,a4)
#define XENOMAI_SYSCALL5(op,a1,a2,a3,a4,a5)	XENOMAI_DO_SYSCALL(5,op,a1,a2,a3,a4,a5)

每個宏中,內嵌另一個宏DOSYSCALL,即實現系統調用的int指令:int $0x80

#define DOSYSCALL  "int $0x80\n\t"

系統調用過程硬件處理及中斷入口上節一致,從do_syscall_32_irqs_on開始不同,有ipipe后變成下面這樣子:

static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
{
	struct thread_info *ti = current_thread_info();
	unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;/*取出系統調用號*/
	int ret;
	
	ret = pipeline_syscall(ti, nr, regs);/*pipeline 攔截系統調用*/
	......
done:
	syscall_return_slowpath(regs);
}

套路和ipipe接管中斷類似,在關鍵路徑上攔截系統調用,然後調用ipipe_handle_syscall(ti, nr, regs)讓ipipe來接管處理:

int ipipe_handle_syscall(struct thread_info *ti,
			 unsigned long nr, struct pt_regs *regs)
{
	unsigned long local_flags = READ_ONCE(ti->ipipe_flags);
	int ret; 
	if (nr >= NR_syscalls && (local_flags & _TIP_HEAD)) {/*運行在head域且者系統調用號超過linux*/
		ipipe_fastcall_hook(regs);			/*快速系統調用路徑*/
		local_flags = READ_ONCE(ti->ipipe_flags);
		if (local_flags & _TIP_HEAD) {
			if (local_flags &  _TIP_MAYDAY)
				__ipipe_call_mayday(regs);
			return 1; /* don't pass down, no tail work. */
		} else {
			sync_root_irqs();
			return -1; /* don't pass down, do tail work. */
		}
	}

	if ((local_flags & _TIP_NOTIFY) || nr >= NR_syscalls) {
		ret =__ipipe_notify_syscall(regs);
		local_flags = READ_ONCE(ti->ipipe_flags);
		if (local_flags & _TIP_HEAD)
			return 1; /* don't pass down, no tail work. */
		if (ret)
			return -1; /* don't pass down, do tail work. */
	}

	return 0; /* pass syscall down to the host. */
}

這個函數的處理邏輯是這樣,怎樣區分xenomai系統調用和linux系統調用?每個CPU架構不同linux系統調用總數不同,在x86系統中有300多個,用變量NR_syscalls表示,系統調用號與系統調用一一對應。首先獲取到的系統調用號nr >= NR_syscalls,不用多想,那這個系統調用是xenomai內核的系統調用。
另外還有個問題,如果是Linux非實時任務觸發的xenomai系統調用,或者xenomai 實時任務要調用linux的服務,這些交叉服務涉及實時任務與非實時任務在兩個內核之間運行,優先級怎麼處理等問題。這些涉及cobalt_sysmodes[].

首先看怎麼區分一個任務是realtime還是no_realtime。在task_struct結構的頭有一個成員結構體thread_info,存儲着當前線程的信息,ipipe在結構體thread_info中增加了兩個成員變量ipipe_flagsipipe_data,ipipe_flags用來來標示一個線程是實時還是非實時,_TIP_HEAD置位表示已經是實時上下文。對於需要切換到xenomai上下文的系統調用_TIP_NOTIFY置位。

struct thread_info {
	unsigned long		flags;		/* low level flags */
	u32			status;		/* thread synchronous flags */
#ifdef CONFIG_IPIPE
	unsigned long		ipipe_flags;
	struct ipipe_threadinfo ipipe_data;
#endif
};

ipipe_handle_syscall處理邏輯:
1.對於已經在實時上下文的實時任務發起xenomai的系統調用,使用快速調用路徑函數ipipe_fastcall_hook(regs);
2.需要切換到實時上下文或者非實時調用實時的,使用慢速調用路徑:

__ipipe_notify_syscall(regs)
->ipipe_syscall_hook(caller_domain, regs)

快速調用ipipe_fastcall_hook(regs)內直接handle_head_syscall執行代碼如下:

static int handle_head_syscall(struct ipipe_domain *ipd, struct pt_regs *regs)
{
	....
	code = __xn_syscall(regs);
	nr = code & (__NR_COBALT_SYSCALLS - 1);
	......
	handler = cobalt_syscalls[code];
	sysflags = cobalt_sysmodes[nr];
	........

	ret = handler(__xn_reg_arglist(regs));
	.......

	__xn_status_return(regs, ret);

	.......
}

這個函數很複雜,涉及xenomai與linux之間很多聯繫,代碼是簡化后的,先取出系統調用號,然後從cobalt_syscalls取出系統調用入口handler,然後執行handler(__xn_reg_arglist(regs))執行完成后將執行結果放到寄存器ax,後面的文章會詳細分析ipipe如何處理系統調用。

三、 64位系統調用

我們再來看 64 位的情況,系統調用,不是用中斷了,而是改用 syscall 指令。並且傳遞參數的寄存器也變了。

#define DO_SYSCALL(name, nr, args...)			\
({							\
	unsigned long __resultvar;			\
	LOAD_ARGS_##nr(args)				\
	LOAD_REGS_##nr					\
	asm volatile (					\
		"syscall\n\t"				\
		: "=a" (__resultvar)			\
		: "0" (name) ASM_ARGS_##nr		\
		: "memory", "cc", "r11", "cx");		\
	(int) __resultvar;				\
})

#define XENOMAI_DO_SYSCALL(nr, op, args...) \
	DO_SYSCALL(__xn_syscode(op), nr, args)

#define XENOMAI_SYSBIND(breq) \
	XENOMAI_DO_SYSCALL(1, sc_cobalt_bind, breq)

這裏將系統調用號使用__xn_syscode(op)處理了一下,把最高位置1,表示Cobalt系統調用,然後使用syscall 指令。

#define __COBALT_SYSCALL_BIT	0x10000000
#define __xn_syscode(__nr)	(__COBALT_SYSCALL_BIT | (__nr))

syscall 指令還使用了一種特殊的寄存器,我們叫特殊模塊寄存器(Model Specific Registers,簡稱 MSR)。這種寄存器是 CPU 為了完成某些特殊控制功能為目的的寄存器,其中就有系統調用。在系統初始化的時候,trap_init 除了初始化上面的中斷模式,這裏面還會調用 cpu_init->syscall_init。這裏面有這樣的代碼:

wrmsrl(MSR_LSTAR, (unsigned long)entry_SYSCALL_64);

rdmsr 和 wrmsr 是用來讀寫特殊模塊寄存器的。MSR_LSTAR 就是這樣一個特殊的寄存器, 當 syscall 指令調用的時候,會從這個寄存器裏面拿出函數地址來調用,也就是調entry_SYSCALL_64。
該函數在’entry_64.S’定義:

ENTRY(entry_SYSCALL_64)
	UNWIND_HINT_EMPTY
	......
	swapgs
	/*
	 * This path is only taken when PAGE_TABLE_ISOLATION is disabled so it
	 * is not required to switch CR3.
	 */
	movq	%rsp, PER_CPU_VAR(rsp_scratch)
	movq	PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp

	/* Construct struct pt_regs on stack */
	pushq	$__USER_DS			/* pt_regs->ss */
	pushq	PER_CPU_VAR(rsp_scratch)	/* pt_regs->sp */
	pushq	%r11				/* pt_regs->flags */
	pushq	$__USER_CS			/* pt_regs->cs */
	pushq	%rcx				/* pt_regs->ip *//*保存用戶太指令指針寄存器*/
GLOBAL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe)
	pushq	%rax				/* pt_regs->orig_ax */

	PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS

	TRACE_IRQS_OFF

	/* IRQs are off. */
	movq	%rsp, %rdi
	call	do_syscall_64		/* returns with IRQs disabled */

	TRACE_IRQS_IRETQ		/* we're about to change IF */

	/*
	 * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
	 * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
	 * go to the slow exit path.
	 */
	movq	RCX(%rsp), %rcx
	movq	RIP(%rsp), %r11

	cmpq	%rcx, %r11	/* SYSRET requires RCX == RIP */
	jne	swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
	.......
	testq	$(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
	jnz	swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode

	/* nothing to check for RSP */

	cmpq	$__USER_DS, SS(%rsp)		/* SS must match SYSRET */
	jne	swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode

	/*
	 * We win! This label is here just for ease of understanding
	 * perf profiles. Nothing jumps here.
	 */
syscall_return_via_sysret:
	/* rcx and r11 are already restored (see code above) */
	UNWIND_HINT_EMPTY
	POP_REGS pop_rdi=0 skip_r11rcx=1

	/*
	 * Now all regs are restored except RSP and RDI.
	 * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
	 */
	movq	%rsp, %rdi
	movq	PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp

	pushq	RSP-RDI(%rdi)	/* RSP */
	pushq	(%rdi)		/* RDI */

	/*
	 * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
	 * We can do future final exit work right here.
	 */
	SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi

	popq	%rdi
	popq	%rsp
	USERGS_SYSRET64
END(entry_SYSCALL_64)

這裏先保存了很多寄存器到 pt_regs 結構裏面,例如用戶態的代碼段、數據段、保存參數的寄存器.

然後調用 entry_SYSCALL64_slow_pat->do_syscall_64

__visible void do_syscall_64(struct pt_regs *regs)
{
	struct thread_info *ti = current_thread_info();
	unsigned long nr = regs->orig_ax;	/*取出系統調用號*/
	int ret;

	enter_from_user_mode();
	enable_local_irqs();

	ret = ipipe_handle_syscall(ti, nr & __SYSCALL_MASK, regs);
	if (ret > 0) {
		disable_local_irqs();
		return;
	}
	if (ret < 0)
		goto done;
	......
	if (likely((nr & __SYSCALL_MASK) < NR_syscalls)) {
		nr = array_index_nospec(nr & __SYSCALL_MASK, NR_syscalls);
		regs->ax = sys_call_table[nr](
			regs->di, regs->si, regs->dx,
			regs->r10, regs->r8, regs->r9);
	}
done:
	syscall_return_slowpath(regs);
}

與32位一樣,ipipe攔截了系統調用,後面的處理流程類似所以,無論是 32 位,還是 64 位,都會到linux系統調用表 sys_call_table和xenomai系統調用表cobalt_syscalls[] 這裏來。

五、 實時系統調用表cobalt_syscalls

xenomai每個系統的系統系統調用號在\cobalt\uapi\syscall.h中:


#define sc_cobalt_bind				0
#define sc_cobalt_thread_create			1
#define sc_cobalt_thread_getpid			2
	......
#define sc_cobalt_extend			96

bind()函數在內核代碼中對應的聲明和實現為:

/*聲明*/
#define COBALT_SYSCALL_DECL(__name, __args)	\
	long CoBaLt_ ## __name __args
static COBALT_SYSCALL_DECL(bind, lostage,
		      (struct cobalt_bindreq __user *u_breq));
/*實現*/
#define COBALT_SYSCALL(__name, __mode, __args)	\
	long CoBaLt_ ## __name __args
static COBALT_SYSCALL(bind, lostage,
		      (struct cobalt_bindreq __user *u_breq)){......}

其中__name表示系統調用名對應bind、__mode表示該系統調用模式對應lostage。COBALT_SYSCALL展開定義的bind函數后如下:

long CoBaLt_bind(struct cobalt_bindreq __user *u_breq){......}

怎麼將CoBaLt_bind與系統調用號sc_cobalt_bind聯繫起來後放入cobalt_syscalls[]的呢?
在編譯過程中Makefile使用腳本gen-syscall-entries.sh處理各個.c文件中的COBALT_SYSCALL宏,生成一個頭文件syscall_entries.h,裏面是對每個COBALT_SYSCALL宏處理后后的項,以上面COBALT_SYSCALL(bind,...)為例syscall_entries.h中會生成如下兩項,第一項為系統調用入口,第二項為系統調用的模式:

#define __COBALT_CALL_ENTRIES __COBALT_CALL_ENTRY(bind)
#define __COBALT_CALL_MODES	__COBALT_MODE(lostage)

實時系統調用表cobalt_syscalls[]定義在文件kernel\cobalt\posix\syscall.c中:

#define __syshand__(__name)	((cobalt_syshand)(CoBaLt_ ## __name))

#define __COBALT_NI	__syshand__(ni)

#define __COBALT_CALL_NI				\
	[0 ... __NR_COBALT_SYSCALLS-1] = __COBALT_NI,	\
	__COBALT_CALL32_INITHAND(__COBALT_NI)

#define __COBALT_CALL_NFLAGS				\
	[0 ... __NR_COBALT_SYSCALLS-1] = 0,		\
	__COBALT_CALL32_INITMODE(0)

#define __COBALT_CALL_ENTRY(__name)				\
	[sc_cobalt_ ## __name] = __syshand__(__name),		\
	__COBALT_CALL32_ENTRY(__name, __syshand__(__name))

#define __COBALT_MODE(__name, __mode)	\
	[sc_cobalt_ ## __name] = __xn_exec_##__mode,
	
#include "syscall_entries.h"		/*該頭文件由腳本生成*/

static const cobalt_syshand cobalt_syscalls[] = {
	__COBALT_CALL_NI
	__COBALT_CALL_ENTRIES
};

static const int cobalt_sysmodes[] = {
	__COBALT_CALL_NFLAGS
	__COBALT_CALL_MODES
};

__COBALT_CALL_NI宏表示數組空間大小為__NR_COBALT_SYSCALLS(128),每一項由__COBALT_CALL_ENTRIES定義,即腳本頭文件syscall_entries.h中生成的每一項來填充:

#define __COBALT_CALL_ENTRY(__name)				\
	[sc_cobalt_ ## __name] = __syshand__(__name),		\
	__COBALT_CALL32_ENTRY(__name, __syshand__(__name))

__COBALT_CALL32_ENTRY是定義兼容的系統調用,宏展開如下,相當於在數組的多個位置定義包含了同一項CoBaLt_bind

#define __COBALT_CALL32_ENTRY(__name, __handler)	\
	__COBALT_CALL32x_ENTRY(__name, __handler)	\
	__COBALT_CALL32emu_ENTRY(__name, __handler)

#define __COBALT_CALL32emu_ENTRY(__name, __handler)		\
			[sc_cobalt_ ## __name + 256] = __handler,
#define __COBALT_CALL32x_ENTRY(__name, __handler)		\
		[sc_cobalt_ ## __name + 128] = __handler,

最後bind系統調用在cobalt_syscalls[]中如下

static const cobalt_syshand cobalt_syscalls[] = {
	[sc_cobalt_bind] = CoBaLt_bind,
    [sc_cobalt_bind + 128] = CoBaLt_bind,   /*x32 support */
    [sc_cobalt_bind + 256] = CoBaLt_bind,   /*ia32 emulation support*/
	.....
};

相應的數組cobalt_sysmodes[]中的內容如下:

static const int cobalt_sysmodes[] = {
	[sc_cobalt_bind] = __xn_exec_bind,
    [sc_cobalt_bind + 256] = __xn_exec_lostage, /*x32 support */
    [sc_cobalt_bind + 128] = __xn_exec_lostage, /*ia32 emulation support*/
    ......
};

六、實時系統調用權限控制cobalt_sysmodes

上面說到,ipipe管理應用的系統調用時需要分清該系統調用是否合法,是否需要域切換等等。cobalt_sysmodes[]就是每個系統調用對應的模式,控制着每個系統調用的調用路徑。系統調用號為下標,值為具體模式。每個系統調用的sysmode如何生成見上一節,還是以實時應用的bind系統調用為例:

static const int cobalt_sysmodes[] = {
	[sc_cobalt_bind] = __xn_exec_bind,
    [sc_cobalt_bind + 256] = __xn_exec_lostage, /*x32 support */
    [sc_cobalt_bind + 128] = __xn_exec_lostage, /*ia32 emulation support*/
    ......
};

xenomai中所有的系統調用模式定義如下:

/*xenomai\posix\syscall.c*/
#define __xn_exec_lostage    0x1	/*必須在linux域運行該系統調用*/	
#define __xn_exec_histage    0x2	/*必須在Xenomai域運行該系統調用*/	
#define __xn_exec_shadow     0x4		/*影子系統調用:必須映射調用方*/
#define __xn_exec_switchback 0x8 	/*切換回切換; 調用者必須返回其原始模式*/
#define __xn_exec_current    0x10		/*在不管域直接執行。*/
#define __xn_exec_conforming 0x20  	/*在兼容域(Xenomai或Linux)中執行*/
#define __xn_exec_adaptive   0x40	/* 先直接執行如果返回-ENOSYS,則嘗試在相反的域中重新執行系統調用 */
#define __xn_exec_norestart  0x80  /*收到信號后不要重新啟動syscall*/
 /*Shorthand初始化系統調用的簡寫*/
#define __xn_exec_init       __xn_exec_lostage 
/*Xenomai空間中shadow系統調用的簡寫*/
#define __xn_exec_primary   (__xn_exec_shadow|__xn_exec_histage) 
/*Linux空間中shadow系統調用的簡寫*/
#define __xn_exec_secondary (__xn_exec_shadow|__xn_exec_lostage)
/*Linux空間中syscall的簡寫,如果有shadow則切換回linux*/
#define __xn_exec_downup    (__xn_exec_lostage|__xn_exec_switchback)
/* 主域系統不可重啟調用的簡寫 */
#define __xn_exec_nonrestartable (__xn_exec_primary|__xn_exec_norestart)
/*域探測系統調用簡寫*/
#define __xn_exec_probing   (__xn_exec_conforming|__xn_exec_adaptive)
/*將模式選擇移交給syscall。*/
#define __xn_exec_handover  (__xn_exec_current|__xn_exec_adaptive)

使用一個無符號32 位數的每一位來表示一種模式,各模式註釋已經很清楚,不在解釋,後面文章解析ipipe是如何根據mode來處理的。

參考

英特爾® 64 位和 IA-32 架構軟件開發人員手冊第 3 卷 :系統編程指南
極客時間專欄-趣談Linux操作系統
《linux內核源代碼情景分析》

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維珍航空成功生產環保飛機燃料 減低環境影響

摘錄自2018年09月18日科技新報報導

維珍航空與 LanzaTech 從 2011 年開始研發環保飛機燃料技術,最近宣布終於開發成功,從鋼鐵煉製廠的工業廢氣提煉了 1,500 加侖飛機燃料。

此技術把原本排出大氣層的廢氣,透過發酵過程轉換成低碳乙醇 Lanzanol,首批 Lanzanol 在中國首鋼集團廠房生產。初步測試顯示,這種飛機燃料比傳統燃料減少 65% 碳排放,意味除了生產過程可持續,實際使用也相當環保。

兩家公司希望未來擴充生產,預計如果把計劃推展到全球鋼鐵煉製廠,可生產目前全球所有航班燃料的五分之一。維珍航空也希望明年可使用這種新燃料首次測試飛行。

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非洲豬瘟來源 陸專家疑世界盃肉品帶回病毒

摘錄自2018年9月19日中央社報導

針對非洲豬瘟傳進中國途徑,中國科學家現推斷懷疑,有可能是陸客前往俄羅斯觀看世界盃,所購買並帶回中國的肉製品帶有病毒,因未食用丟棄成為餿水,後被拿去餵養生豬引發疫情。

中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所副研究員孫元指出,即便未通過俄羅斯世界盃這個可能管道擴散到中國,以後也會由其他路徑而來。他表示,2014年相關研究顯示中國當時確實沒有非洲豬瘟病毒,如今一個月內就在中國多地出現,蔓延之快令人警惕。

孫元也認為,蔓延原因或許跟病毒的生命力強有關。非洲豬瘟病毒耐高溫,耐pH值範圍廣,在血液、糞便和組織裡可長期存活,凍肉裡可存活數年乃至數十年,未熟肉、醃肉、泔水(餿水)、下腳料中可長時間存活。

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微塑膠汙染新途徑 透過孑孓進入食物鏈

摘錄自2018年09月19日中央社報導

英國瑞丁大學(University of Reading)研究人員19日表示,蚊子幼蟲孑孓會吞食塑膠製品破裂後形成的微塑膠,被吞食的微粒中,許多會隨著孑孓的成長,轉移到成蚊體內,微塑膠可能透過蚊子和其他飛行昆蟲,從空中進入人類生態系。

同時,這也代表若有任何生物吃下這些會飛的蚊子,也會跟著吃進微小塑膠粒,而眾所周知,會捕食這類昆蟲的動物包括數種鳥類、蝙蝠和蜘蛛,這些動物又成為其他動物獵食的目標,進而在食物鏈內傳遞。

研究報告主要作者、瑞丁大學生物科學家賈拉漢(Amanda Callaghan)接受媒體訪問時談到:「這項發現的重要性是此現象可能相當普遍。我們只挑選蚊子作為樣本進行觀察,不過還有許多昆蟲活在水裡,生命週期也和孑孓一樣,會吞食水裡的東西,然後變成成蟲。」

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加速佈局純電動車市場,Panasonic收購歐系廠商

為加快在純電動車市場的布局,根據 《日本經濟新聞》 的報導指出,日本家電及科技大廠松下(Panasonic)已決定收購奧地利汽車照明廠商ZKW 集團,以跨入此項業務領域。兩家企業目前已啟動最終談判,預估收購金額最多將達到1,000 億日圓的規模。

報導中指出,目前IT 和大型電子企業為了贏得隨著自動駕駛和純電動汽車 (EV) 普及而産生的商機,正在展開積極的收購,使得跨行業的汽車零組件產業的重組效應正在擴大。目前松下和ZKW 集團正在磋商收購協議的詳細內容,有可能在12 月內達成協議。ZKW 的主要産品是節能、能照射較遠和亮度高的汽車發光二極體(LED)前燈。在歐美、中國和印度擁有生産和研究基地。

ZKW 集團成立於1938 年,主要客戶包括美國通用汽車(GM)等歐美傳統大型車廠。2016 年的銷售額預計達到約9 億歐元,全球員工人數約為7,500 人。而在此產業領域,排在首位的日本小糸製作所和法國法雷奧集團)Valeo),兩家公司合計掌握近5 成市佔率。至於,ZKW 集團的市佔率為5% 上下。

報導進一步分析指出,在自動駕駛時代,車燈將成為左右安全性的重要關鍵零組件。因為車輛在行進時,必須預測前進的方向而改變照射方向,並且調整亮度的技術開發正在不斷進化中。由於,松下在傳感器等領域擁有豐富經驗,收購了ZKW 集團之後,將有助於開發辨識度提高的新型車燈,以追趕上產業中的領先企業。

目前,松下的汽車相關業務以車載導航系統和車用電池做為主力。尤其,在車用電池發展上,目前正在與美國電動汽車龍頭特斯拉(TESLA)汽車進行量産計畫,在車用電池領域的投資總額高達5,000 億日圓。

而為了達到2018 會計年度(截至2019 年3 月止),汽車相關業務合併收達到2 兆日圓,較2015 會計年度成長5 成的目標,松下正在積極收購在此領域聚酯性與技術的零組件廠商。2015 年,松下曾經向西班牙汽車零組件廠商法可賽集團(Ficosa International, S.A.)投資持股49%,兩家公司合作在電子後視鏡上的共同開發。

目前在汽車產業中,跨產業的零組件企業重組正在積極進行中。包括韓國三星電子11月決定以80 億美元收購在車載終端領域具有優勢的美國哈曼國際 (Harman International),德國西門子與法雷奧集團成立了生産電動汽車驅動器零組件的合資企業,而美國Google 則收購了有助於開發自動駕駛的相關企業。

(本文內容由授權提供。首圖來源: CC BY 2.0)

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樂視電動車CES亮相,宣戰特斯拉、法拉利與賓利

2017年首個國際大型電子展覽CES即將於1月3日在美國賭城開鑼。由中國樂視控股所投資成立的電動車新創公司「法拉第未來」(Faraday Future)宣布將在展會上正式推出第一款樂視電動車。

樂視控股創辦人兼董事長賈躍亭在12月11日於北京舉辦的「2016中國企業領袖年會」上揭露樂視電動車的首支概念影片,並表示法拉第未來的第一款電動車很快就會在CES 2017與世人見面。

賈躍亭強調,樂視電動車將是世界上最先進的汽車產品,結合了互聯網、AI(人工智慧)技術;加上樂視本身的IT、電視、手機產品,樂視電動車將成為智慧終端機。他進一步指出,樂視的超級汽車已經在中國浙江末干山取得設廠所需土地,未來將建設中國首個互聯網生態超級汽車工廠,且全程開放使用者參與。

外媒指出,樂視所公開的影片顯然把特斯拉(Tesla)、法拉利(Ferrari)以及賓利(Bentley)等超跑與電動車龍頭視為假想敵;但無論影片或者賈躍亭的演說,都未透露關於這款即將面世的電動車的其他細節,包括具體的名稱、價格區間、充電所需時間等等問題。這些問題都需等待CES 2017才能獲得答案。

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第七屆中國國際新能源汽車論壇2017之驅動創新

每當提起新能源汽車核心零部件,我們首先想到的是電池,而對電機電控等方面的探討和認知卻很少,究其原因,電控電機這兩大核心零部件在平日裡少有熱點和創新,尤其是在電控領域,國內供應商還處於一個相對初級的階段,所研發的產品還無法達到國際領先水準,因此極大的限制了廣大消費者們對電機電控技術的關心。然而,未來的5年時間內電機電控將會進入發展最關鍵的時期,並且熱度持續飆升。相關機構資料統計,預計到2020年,驅動電控及電機的累積市場規模將達到1600億元。

現階段,電控電機的產業已經形成了多重勢力競相爭奪的局面,除了國內本土的電控電機供應商外,整車廠、國內外汽車零部件供應商及外資新能源汽車生產商都相繼加入戰局。同時,隨著市場的熱度提升,電控電機技術領域也面臨著更大的挑戰。為了縮小國內外電控電機的技術差距,國內企業也在除了沿用傳統的製造工藝同時,在技術及工藝上也在進行不斷地研發及創新。

新能源汽車對於電控電機的品質要求相比于傳統汽車要更高,並且總體而言,電控電機產品的可靠性,一體化與新能源汽車的使用要求還存在一定差距,中國國際新能源汽車論壇—致力於打造全球規模最大,最國際化的新能源汽車論壇,第七屆大會攜手上海市嘉定區人民政府將會專門設立電控電機板塊,進行一天8小時的技術探討及分享,屆時國內外知名的整車商,電控電機供應商及零部件企業高層領導等將前來分享各自對於目前電控電機市場的發展前景看法及介紹最前沿的技術,同時,也會側重于目前應用最普遍的永磁電機從磁性材料和技術方面進行更深層次的交流。

本屆大會將於2017年5月17-19日在上海舉辦,大會涉及共七個論壇,頒獎典禮,研討會及晚宴。屆時將會有全球範圍內的整車製造商、電網電力公司、電池廠商、零部件供應商、核心技術提供商和政府官員600多位行業人士一起,對新能源汽車產業面臨的挑戰,機遇與對策各方面進行為期三天更深層次並具有建設和戰略性的探討,期待您的參與。

若您對峰會有更多要求,請撥打021-6045 1760與我們聯繫,謝謝理解和支持!
我們期待與貴單位一起出席於5月17-19日在上海舉辦的第七屆中國國際新能源汽車論壇2017,以利決策!
想瞭解詳細內容,請登陸官方網站:
連絡人:Hill Zeng(曾先生)
電話:+86-21-6045 1760
傳真:+86-21-6047 5887
郵箱:

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特斯拉 Q4 出貨量下降

特斯拉發佈第四季報告,第四季出貨數據因自動駕駛硬體關係,比前一季低9.4%。

特斯拉在2016 年第三季賣出24,500 臺,但到了第四季減少到22,200 臺車子。除了季銷售下跌,整年的銷售數據比先前預期低,先前預測出貨80,000~90,000 臺,實際上是76,230 臺。

在第四季賣出的22,200 臺車子中,有12,700 臺是Model S,而9,500 臺是Model X。

生產數字方面,第四季特斯拉生產24,882 臺,比起去年同一季增加64%。

特斯拉表示,由於要引進自動駕駛設備,雖然生產時程能在第四季前完成,但就會壓縮到銷售和把車子送到客戶手上的時間,像是在比較遠的市場如亞洲和歐洲,需要較長的運輸時間,導致銷售數據不佳。即便客戶已經下訂,但由於運輸延遲車子沒送到手上,導致2,750 臺車子不被計入Q4 的銷售量。

而在第四季末時有6,450 臺車子在運送途中,將被算入2017 年Q1 的數據。

(內容由授權。)

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不只搶衛生紙!紐約民眾瘋「認養寵物」…收容所全沒毛孩了

摘錄自2020年3月26日ETtoday報導

新型肺炎疫情近日在美大爆發,紐約州長古莫(Andrew Cuomo)要求居民盡可能待在家,結果因民眾在家防疫需要寵物陪伴紓壓,導致出現收容所的狗全被認養走的情況。

紐約市動物福利組織「Muddy Paws Rescue」、「Best Friends Animal Society」近日即指出,在這兩星期內,申請認領犬貓的數量比平常多出10倍,紐約民眾顯然是將飼養貓狗視為防疫紓解壓力的方法。

「Muddy Paws Rescue」總監安娜(Anna Lai)表示,現在我們機構完全沒有狗可供認領,這是個大問題。「Best Friends Animal Society」執行官朱莉(Julie Castle)說,民眾成群結隊的來認養寵物,我沒看過美國人民這麼團結。

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北海道降雪量不到往年一半 札幌積雪僅9厘米

摘錄自2020年1月9日星島日報報導

日本北海道今個冬天降雪異常,上月降雪量不到往年一半,創1961年統計以來新低紀錄,札幌雪祭月底就要開幕,主辦單位正緊急到30公里外的鄉鎮俱知安町及京極町等地「調雪」到札幌市大通公園,讓參加者製作冰雕。

札幌市中央區的積雪量到周四上午9時止只有9厘米,較往年同期的44厘米大幅減少,雪祭通常需要3000輛10噸重大卡車的雪量。

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