ECALL Swtichless调用及tRTS端Swtichless初始化
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以SampleCode/Switchless为例讲解ECALL Switchless的代码流程
第一个Switchless ECALL，需要在tRTS端初始化一下Switchless模式
接下来构建ECALL任务
用Switchless的方法来使用Swtichless ECALL
工人线程做了什么？
tRTS端初始化ECALL管理器
工人线程执行ECALL【process_switchless_call】
Switchless ECALL的内容就这么多了
以SampleCode/Switchless为例讲解ECALL Switchless的代码流程
void ecall_empty_switchless(void) {}【ecall_empty_switchless】是这个例子中用到的典型的Swtichless ECALL，函数里面啥也不执行。
那编译的时候怎么能够知道这个函数是使用ECALL Swtichless模式呢？总不能函数符号名里面加一个Swtichless就说明它是Switchless模式的ECALL吧。这可能是个方法，但是无形地会限制函数名的写法（比如Ordinary ECALL名字里就不能再写Switchless字眼了）。因此如果要把这个ECALL标记为Switchless模式，那么我们就需要在EDL文件（Enclave Definition Language）中进行标记声明。
SampleCode/Switchless的EDL文件如下
//位于SampleCode/Switchless/Enclave/Enclave.edl
enclave {from "sgx_tstdc.edl" import *;from "sgx_tswitchless.edl" import *;trusted {public void ecall_repeat_ocalls(unsigned long nrepeats, int use_switchless);public void ecall_empty(void);public void ecall_empty_switchless(void) transition_using_threads;};untrusted {void ocall_empty(void);void ocall_empty_switchless(void) transition_using_threads;};
};我们可以看到【transition_using_threads】这个标记就是说明该函数需要改成Switchless的ECALL。
那么是由谁来识别这个标记并把这个函数转换成Switchless的ECALL呢？是由sgx_edger8r来做的。sgx_edger8r会对EDL文件里的内容进行识别，并对SGX的桥函数（E/OCALL）进行编排。EDL文件里面还有对桥函数参数属性的设置，请见《SGX软硬件栈（四）——桥函数》
sgx_edger8r会将桥函数（Switchless或Ordinary）编排成型，变成所谓的stub（Enclave_{u,t}.{c,h}）。使得你原来可能是直接在Enclave写了个ECALL函数，而实际ECALL调用过程变成了APP->stub(uRTS)->EENTER->stub(tRTS)->Enclave->ECALL。
因此sgx_edger8r对【ecall_empty_switchless】调整以后。在uRTS的stub端，变成了如下样子：
sgx_status_t ecall_empty_switchless(sgx_enclave_id_t eid)
{sgx_status_t status;status = sgx_ecall_switchless(eid, 2, &ocall_table_Enclave, NULL);return status;
}可以看到【ecall_empty_switchless】通过【sgx_ecall_switchless】来尝试执行ECALL。
第一个Switchless ECALL，需要在tRTS端初始化一下Switchless模式
extern "C"
sgx_status_t sgx_ecall_switchless(const sgx_enclave_id_t enclave_id, const int proc, const void *ocall_table, void *ms)
{return _sgx_ecall(enclave_id, proc, ocall_table, ms, true);
}static
sgx_status_t _sgx_ecall(const sgx_enclave_id_t enclave_id, const int proc, const void *ocall_table, void *ms, const bool is_switchless)
{...result = enclave->ecall(proc, ocall_table, ms, is_switchless);...
}可以看到【sgx_ecall_switchless】第一个参数是Enclave ID，第二个参数是ECALL的索引值，第三个参数是Enclave内部可能会用到的OCALL表，第四个参数是传参的Marshalling。
【_sgx_ecall】额外增加了一个参数说明是不是Switchless的ECALL。我们这里是true。如果是Ordinary的ECALL，那么就是false了。
【_sgx_ecall】是【CEnclave::ecall】的套壳。
虽然和ECALL Switchless/Ordinary模式一样调用的【CEnclave::ecall】，但是参数【is_switchless】指明是不是用Switchless模式，现在这里是true。
sgx_status_t CEnclave::ecall(const int proc, const void *ocall_table, void *ms, const bool is_switchless)
{...if (m_switchless){// we need to pass ocall_table pointer to the enclave when initializing switchless on trusted side.if (m_first_ecall && ocall_table){// can create race condition here if we have several threads initiating "first" ecall// so it is possible the first switchless ecall will fallbackm_first_ecall = false;// we are setting the flag here, cause otherwise it will create deadlock in sl_on_first_ecall_func_ptr()g_sl_funcs.sl_on_first_ecall_func_ptr(m_switchless, m_enclave_id, ocall_table);}//Do switchless ECall in a switchless wayif (is_switchless){int need_fallback = 0;sgx_status_t ret = SGX_ERROR_UNEXPECTED;ret = g_sl_funcs.sl_ecall_func_ptr(m_switchless, proc, ms, &need_fallback);if (likely(!need_fallback)){se_rdunlock(&m_rwlock);return ret;}}}...
}针对（Enclave ID所对应的）Enclave的第一个Swtichless ECALL，我们需要将【ocall_table】事先传入Enclave中。此处调用的【g_sl_funcs.sl_on_first_ecall_func_ptr】函数指针指向的是【sl_uswitchless_on_first_ecall】函数，这函数最终目的是让tRTS也保管一份uSwitchless管理器，这个uSwitchless管理器原来只在uRTS保留过一份。tRTS中的uSwitchless管理器保存到tRTS的全局变量【g_uswitchless_handle】。
// holds the pointer to untrusted structure describing switchless configuration
// pointer is assigned only after all necessary checks
struct sl_uswitchless* g_uswitchless_handle = NULL;具体说来，这个【sl_uswitchless_on_first_ecall】函数准备一下参数，以【sl_call_once】的方式（只调用一次的方式）调用【init_tswitchless】->【sl_init_switchless(uRTS, stub)】->切换上下文进入到tRTS(EENTER)->【sl_init_switchless(tRTS, stub)】
(这里提到的stub是由sgx_edger8r生成的放在Enclave{u,t}.{c,h}里桥函数接口,在开发者眼里,我们可以直接调用ECALL_A,但是实际上完成的是这样的过程:【ECALL_A(uRTS)】->【ECALL_A stub(uRTS)】->切换上下文进入到tRTS(EENTER)->【ECALL_A stub(tRTS)】->【ECALL_A(tRTS)】)
/* Override the weak symbol defined in tRTS */
sgx_status_t sl_init_switchless(void* _handle_u)
{...if (lock_cmpxchg_ptr((void*)&g_uswitchless_handle, NULL, (void*)handle_u) != NULL)...
}【sl_init_switchless(tRTS, stub)】中会让uSwitchless管理器存放到tRTS的【g_uswitchless_handle】。
之后在uRTS中，【init_tswitchless】函数将OCALL表挂到uSwitchless管理器上以及uSwitchless管理器所包含的OCALL管理器上。此时，uSwitchless管理器可以标记uRTS、tRTS中的Switchless初始化都完成了。
tRTS的Switchless既然初始化完了，那么就一次性的唤醒所有{t,u}Worker线程们。之前uRTS端Switchless初始化时，工人线程们激活后都在睡觉。
接下来构建ECALL任务
所使用的【g_sl_funcs.sl_ecall_func_ptr】函数指针指向【sl_uswitchless_do_switchless_ecall】（此时我们在uRTS）
/* sgx_ecall_switchless() from uRTS calls this function to do the real job */
sgx_status_t sl_uswitchless_do_switchless_ecall(void* _switchless,const unsigned int ecall_id,void* ecall_ms,int* need_fallback)首先确保一下tRTS端的Switchless初始化完毕了，并且tRTS端有tWorker工人线程，数量不能为0。如果有睡觉的tWorker工人线程，那么全部给叫醒。
构造ECALL任务【struct sl_call_task call_task】
| 【struct sl_call_task call_task】成员变量 | 赋值 | 说明 |
|
status |
SL_INIT，代表ECALL任务刚初始 |
ECALL任务状态 |
|
func_id |
ecall_id |
ECALL索引值 |
|
func_data |
ecall_ms |
ECALL的Marshalling参数 |
|
ret_code |
SGX_ERROR_UNEXPECTED |
ECALL的返回值 |
调用【sl_call_mngr_call】，通过信号线让tWorker工人线程执行Switchless ECALL。信号线的初始化在《SGX初始化中，uRTS端的Switchless模式的初始化》
如果Switchless ECALL时，没有可用的tWorker工人线程，那么通过回退Fallback成Ordinary ECALL，切换上下文执行ECALL。
用Switchless的方法来使用Swtichless ECALL
static inline int sl_call_mngr_call(struct sl_call_mngr* mngr, struct sl_call_task* call_task, uint32_t max_tries)
{/*Used to make actual switchless call by both enclave & untrusted codemngr: points to ECALL or OCALL manager. For enclave, OCALL mngr and all its content are checkeds in sl_mngr_clone() functionsee init_tswitchless_ocall_mngr()call_task: contains all the information of function to be called,when called by enclave to make OCALL, call_task resides on enclaves stack*/.../* Allocate a free signal line to send signal */...// copy task data to internal array accessable by both sides (trusted & untrusted).../* Send a signal so that workers will access the buffer for switchless call* requests. Here, a memory barrier is used to make sure the buffer is* visible when the signal is received on other CPUs. */...// wait till the other side has picked the task for processing.../* The request must has been accepted. Now wait for its completion */...// copy the return code...
}这个函数中，首先申请一个空闲的信号线【struct sl_siglines.free_lines】（一个Bit位代表一个信号）。将ECALL任务的状态从【SL_INIT】改成【SL_SUBMITTED】。
将ECALL任务复制到uSwitchless管理器保存的ECALL管理器的任务池中。前面说到过uRTS和tRTS都能访问这个存储在uRTS的uSwitchless管理器的地址。
【sgx_mfence】确保工人线程能够看到任务池中的ECALL任务。然后发送（本质是变量设置）信号线【struct sl_siglines.event_lines】的信号一个Bit位代表一个信号），tWorker会收到信号（本质是对信号线变量循环检测）并开始执行ECALL任务。
ECALL调用者线程然后循环等到ECALL任务被接受【SL_ACCEPTED】、被完成【SL_DONE】。
等到ECALL被完成之后，调用者线程就返回了。
那么ECALL任务的另一端，接收ECALL任务并执行的tWorker线程作了什么呢？
工人线程做了什么？
之前说到工人线程，以tWorker为例，uRTS初始化Switchless时候处于睡眠状态，当tRTS初始化Switchless时，{t,u}Worker两种工人线程会被唤醒。此时工人线程都还处于uRTS，对于tWorker来说，他需要进入到tRTS中去。
tWorker被唤醒之后，会进入【tworker_process_calls(uRTS)】->【sl_run_switchless_tworker(uRTS)】->切换上下文进入Enclave->【sl_run_switchless_tworker(tRTS)】。
/*=========================================================================* Process Fast ECalls*========================================================================*//* The builtin ECMD_RUN_SWITCHLESS_TWORKER ECall calls this function eventually */
// This is a worker's thread function, which polls the event_lines bitmap for incoming
// switchless ECALLs requests
sgx_status_t sl_run_switchless_tworker()以【sl_once_t】只调用一次的方式调用在tRTS内部初始化ECALL管理器【init_tswitchless_ecall_mngr】，uRTS端初始化Switchless时只初始化了uRTS端的E/OCALL管理器，tRTS也需要一份E/OCALL管理器。
tRTS端初始化ECALL管理器
// initialize enclave's ecall manager
static uint64_t init_tswitchless_ecall_mngr(void* param)
{...// g_uswitchless_handle is checked in sl_init_switchless()...// clone ecall manager structure allocated outside enclave, performing all the relevant checks...// abort in case of bogus initialization...// allocate switchless ecalls table inside the enclave...
}将uRTS的ECALL管理器连同它的信号线管理器克隆一份存到tRTS的【g_ecall_mngr】，主要是地址层面（仍属于uRTS）。
拷贝的信息不包括ECALL信号线的【free_lines】和tWorker处理ECALL的函数句柄【process_switchless_call】，uRTS的ECALL管理器的信号线管理器的处理ECALL的函数句柄是NULL（空），而不是【process_switchless_call】。
另外一个没有拷贝的是ECALL表【fcall_table】，这个ECALL表需要tRTS在Enclave内部重新创建一个出来，并注册到tRTS的【g_ecall_mngr】上。【fcall_table】的来源就是sgx_edger8r生成的存在stub【Enclave_t.c】中的【g_ecall_table】。
tRTS端初始化ECALL管理器的内容就这么多。
之后就是试图让工人线程执行ECALL任务【sl_call_mngr_process】->【sl_siglines_process_signals】->查看所有信号线每个Bit确定是否有信号来了->【process_switchless_call】。并且工人线程执行ECALL的失败重试次数是传参指定的或者默认（20000）的。
工人线程执行ECALL【process_switchless_call】
static inline void process_switchless_call(struct sl_siglines* siglns, uint32_t line)
{/*Main processing function which is called by a worker thread(trusted or untrusted)from sl_siglines_process_signals() function when there is a pending request for a switchless ECALL/OCALL.siglns points to the untrusted data structure with pending requests bitmap,siglns is checked by sl_siglines_clone() function before use by the enclaveline indicates which bit is set*/...
}【process_switchless_call】首先将CALL管理器和CALL任务取出，然后将状态设置为【SL_ACCEPTED】。
然后用CALL任务中的索引值从【sl_call_table_t.func】（来源于stub【Enclave_t.c】中的【g_ecall_table】）获取ECALL函数的虚拟地址。
然后执行ECALL ID对应的ECALL。
Switchless ECALL的内容就这么多了
工人线程执行完ECALL后，将ECALL任务的状态设置为【SL_DONE】。
工人线程再次回到自己的Main Loop。
uRTS端等待ECALL执行完毕的线程，当看到任务状态变成了【SL_DONE】就返回了。
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