一、ARM64 Linux系统调用过程

（1）svc指令触发系统调用。
（2）保存现场（el0_sync处的内核汇编代码保存异常发生时程序的执行现场），然后根据异常发生的原因（ESR_EL1寄存器）跳转到el0_svc，el0_svc处。
（3）执行系统调用内核处理函数sys_syz()。
（4）系统调用内核处理函数执行完成后，系统调用返回前，需要恢复异常发生时程序的执行现场（恢复现场），包括主动设置ELR_EL1和SPSR_EL1的值：是异常会发生嵌套，一旦发生异常嵌套ELR_EL1和SPSR_EL1的值就会随之发生改变，所以当系统调用返回时，需要恢复之前保存的ELR_EL1和SPSR_EL1的值。
（5）内核调用异常返回指令eret，CPU自动把ELR_EL1写回PC，把SPSR_EL1写回PSTATE，并返回到用户态程序里，继续运行程序。

二、用qemu搭建arm64实验环境

制作根文件系统、并打包–>配置内核，将架构调成arm64，并用arm64的交叉编译工具进行内核的编译–>用qemu启动内核

三、构造代码使用内嵌汇编触发 time/gettimeofday 系统调用

test.c如下

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
 
int main()
{
      time_t tt;
      struct timeval tv;
      struct tm *t;
#if 0
      gettimeofday(&tv,NULL); // 使用库函数的方式触发系统调用
#else
      asm volatile( // 使用内嵌汇编的方式触发系统调用
          "add   x0, x29, 16\n\t"  //X0寄存器用于传递参数&tv
          "mov   x1, #0x0\n\t"     //X1寄存器用于传递参数NULL
          "mov   x8, #0xa9\n\t"   //使用X8传递系统调用号169
          "svc   #0x0\n\t"            //触发系统调用
      );
#endif
      tt = tv.tv_sec;                    //tv是保存获取时间结果的结构体
      t = localtime(&tt);                //将世纪秒转换成对应的年月日时分秒
      printf("time: %d/%d/%d %d:%d:%d\n",
             t->tm_year + 1900,
             t->tm_mon,
             t->tm_mday,
             t->tm_hour,
             t->tm_min,
             t->tm_sec);
      return 0;
}

静态编译一下：

aarch64-linux-gnu-gcc -o test test.c -static

在test.c中打断点调试：
在这里插入图片描述

四、分析系统调用的执行过程

ARM64 架构的 CPU 中，Linux 系统调用（同步异常）和其他异常的处理过程大致相同。异常发生时:
CPU 首先把异常的原因放在 ESR_EL1 寄存器里；
1、把当前的处理器状态（PSTATE）放入 SPSR_EL1 寄存器里；
2、把当前程序指针寄存器 PC 的值存入 ELR_EL1 寄存器里（保存断点），然后 CPU 3、通过异常向量表（vectors）基地址和异常的类型计算出异常处理程序的入口地址，即 4、VBAR_EL1 寄存器加上偏移量取得异常处理的入口地址;
接着开始执行异常处理入口的第一行代码。这一过程是 CPU 硬件自动完成的，不需要程序干预。
5、随后保存异常发生时程序的执行现场（保存现场，即用户栈、通用寄存器等），然后根据异常发生的原因（ESR_EL1 寄存器中的内容）跳转到 el0_svc，el0_svc 调用 el0_svc_handler、el0_svc_common 函数，将 X8 寄存器（regs->regs[8]）中存放的系统调用号传递给 invoke_syscall 函数。
6、系统调用内核处理函数执行完成后，会将系统调用的返回值存放在 X0 寄存器中。
7、系统调用返回前，需要恢复异常发生时程序的执行现场（恢复现场），其中就包括恢复 ELR_EL1 和 SPSR_EL1 的值。最后内核调用异常返回指令 eret，CPU 硬件把 ELR_EL1 写回 PC，把 SPSR_EL1 写回 PSTATE，返回用户态继续执行用户态程序。如下图所示，该部分操作由 ret_to_user 函数中的 kernel_exit 0 完成。
请添加图片描述