实验5 ：分析system_call中断处理过程

分析system_call中断处理过程

将getpid嵌入menuos

1.增加一个函数，getpid
2.在main中添加MenuConfig("getpid","ShowPid",Getpid);
3.重新编译makeroofs
4.此时启动执行getpid就可以看到打印出pid为1

menuos的原理

中断处理

1.内核态，运行于进程上下文，内核代表进程运行于内核空间。
2.内核态，运行于中断上下文，内核代表硬件运行于内核空间。
3.用户态，运行于用户空间。

1.用户级上下文:正文、数据、用户堆栈以及共享存储区；
2.寄存器上下文:通用寄存器、程序寄存器(IP)、处理器状态寄存器(EFLAGS)、栈指针(ESP)；
3.系统级上下文:进程控制块task_struct、内存管理信息(mm_struct、vm_area_struct、pgd、pte)、内核栈。

分析system_call

#systemcallhandlerstub
ENTRY(system_call)
RING0_INT_FRAME			#can'tunwindintouserspaceanyway
ASM_CLAC
pushl_cfi%eax			#saveorig_eax
SAVE_ALL				#保存系统寄存器信息
GET_THREAD_INFO(%ebp)#获取thread_info结构的信息
#systemcalltracinginoperation/emulation
testl$_TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY,TI_flags(%ebp)#测试是否有系统跟踪
jnzsyscall_trace_entry#如果有系统跟踪，先执行，然后再回来
cmpl$(NR_syscalls),%eax#比较eax中的系统调用号和最大syscall，超过则无效
jaesyscall_badsys#无效的系统调用直接返回
syscall_call:
call*sys_call_table(,%eax,4)#调用实际的系统调用程序
syscall_after_call:
movl%eax,PT_EAX(%esp)		#将系统调用的返回值eax存储在栈中
syscall_exit:
LOCKDEP_SYS_EXIT
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)	#makesurewedon'tmissaninterrupt
#settingneed_reschedorsigpending
#betweensamplingandtheiret
TRACE_IRQS_OFF
movlTI_flags(%ebp),%ecx
testl$_TIF_ALLWORK_MASK,%ecx	#检测是否所有工作已完成
jnesyscall_exit_work			#未完成，则去执行这些任务
restore_all:
TRACE_IRQS_IRET			#iret从系统调用返回

1.保存寄存器上下文，
2.检查系统调用号是否合法
3.执行系统调用
4.检查是否还有别的工作需要完成
5.退出系统调用，返回到用户态

syscall_exit_work:
testl$_TIF_WORK_SYSCALL_EXIT,%ecx#测试syscall的工作完成
jzwork_pending
TRACE_IRQS_ON
ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)	#couldletsyscall_trace_leave()call
#schedule()instead
movl%esp,%eax
callsyscall_trace_leave
jmpresume_userspace
END(syscall_exit_work)

work_pending:
testb$_TIF_NEED_RESCHED,%cl#判断是否需要调度
jzwork_notifysig#不需要则跳转到work_notifysig
work_resched:
callschedule#调度进程
LOCKDEP_SYS_EXIT
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)	#makesurewedon'tmissaninterrupt
#settingneed_reschedorsigpending
#betweensamplingandtheiret
TRACE_IRQS_OFF
movlTI_flags(%ebp),%ecx
andl$_TIF_WORK_MASK,%ecx	#是否所有工作都已经做完
jzrestore_all			#是则退出
testb$_TIF_NEED_RESCHED,%cl#测试是否需要调度
jnzwork_resched			#重新执行调度代码

1.先检查是否需要调度，
2.如果是，则进行进程调度，之后再次判断。
3.如果不需要调度，那么去执行work_notifysig，处理信号

work_notifysig:				#投递信号
#ifdefCONFIG_VM86
testl$X86_EFLAGS_VM,PT_EFLAGS(%esp)#判断8086虚模式，也就是保护模式
movl%esp,%eax
jnework_notifysig_v86		#返回到内核空间
1:
#else
movl%esp,%eax
#endif
TRACE_IRQS_ON
ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE)
movbPT_CS(%esp),%bl
andb$SEGMENT_RPL_MASK,%bl
cmpb$USER_RPL,%bl
jbresume_kernel
xorl%edx,%edx
calldo_notify_resume#将信号投递到进程
jmpresume_userspace#恢复用户空间
#ifdefCONFIG_VM86			#如果是VM86模式，需要保存状态信息
ALIGN
work_notifysig_v86:
pushl_cfi%ecx			#saveti_flagsfordo_notify_resume
callsave_v86_state		#保存虚模式下的状态
popl_cfi%ecx
movl%eax,%esp
jmp1b#跳转到上面的代码，执行do_notify_resume
#endif
END(work_pending)

1.先检查是否是8086保护模式
2.如果是，那么需要先保存虚模式下的状态信息
3.然后跳转到之前的代码继续执行
4.将信号投递到进程
5.恢复用户空间

流程图总结

李泽源
原创作品转载请注明出处：《Linux内核分析》MOOC课程'target='_blank'>http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000[/code]