作业5：扒开系统调用的三层皮（下） 20135115臧文君

扒开系统调用的三层皮（下）

 

注：作者：臧文君，原创作品转载请注明出处，《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

 

一、给MenuOS增加time和time-asm命令

1、先将menu强制删除：rm menu -rf

2、重新克隆一个新版本的menu：

git clone https://github.com/mengning/menu.git

注：linux系统已是最新版，不需重新克隆。

3、cd menu，查看ls，make rootfs可以自动生成根文件系统并启动MenuOS。

4、help查看命令：

5、如何添加：

（1）vi test.c，在main函数中加入三行MenuConfig的代码。

 

（2）增加对应的Time函数、TimeAsm函数和MyIdle函数。

 

 

（3）make rootfs

 

二、使用gdb跟踪系统调用内核函数sys_time

1、先进入usr/src/linux-source-4.4/arch/x86_64/boot路径下，然后启动内核并冻结：qemu-system-x86_64 -kernel bzImage -initrd /home/YL/menu/rootfs.img -s -S

 

2、水平分割，启动gdb，加载符号表file:

gdb /usr/src/linux-source-4.4/vmlinux

注：gdb vmlinux = gdb,再file vmlinux

 

由于kali是64位机，所以需要设置set arch i386:x86-64，否则会报错“Remote ‘g’packet reply is too long:”

3、连接target remote:1234，设置断点break sys_time，按C继续执行。

 

4、在qemu窗口中输入time命令，在gdb窗口中list查看代码。

 

5、按n/s进行单步执行，会进入schedule函数，finish将函数全部执行完。sys_time返回后进入汇编代码处理gdb无法继续跟踪。

6、执行int 0x80后执行system_call对应的代码，设置断点后再执行，并不能停在system_call的位置。

 

三、系统调用在内核代码中的处理过程

1、系统调用在内核代码中的工作机制和初始化

（1）xyz()和sys_xyz()通过系统调用号匹配起来，int 0x80和system_call通过中断向量匹配起来。

（2）系统调用机制的初始化：trap_init();

 

2、简化后便于理解的system_call伪代码

int 0x80的下一条指令是ENTRY(system_call)，是中断系统调用的处理过程。

 

 

sys_call_table(,%eax,4)系统调用表，括号里传递的是系统调用号，整个调用的是sys_time。

简化后的伪代码：

 

 

 

关键信息：

1）在系统调用返回之前，可能会发生进程调度call schedule；

2）在当前进程有可能需要处理进程间通信的信号work_pending。

3、将system_call到iret之间的处理过程画成流程图

 

4、中断上下文的切换和进程上下文的切换

内核提供的服务在返回到用户态之前可能会发生进程调度，进程调度的里面就存在进程上下文的切换。

内核就是很多不同的中断处理过程的集合。

5、简单浏览system_call到iret之间的主要代码

SAVE_ALL：保存现场。

syscall_call:sys_call_table：调用系统调用处理函数。

iret：中断系统调用过程结束。

 

总结：

这两周我们完整的学习了系统调用的知识，系统调用实际上就是一种特殊的中断。

在系统调用时，我们需要保存现场：SAVE_ALL，用于保存系统调用时的上下文。接着，根据eax传入的系统调用号，通过sys_call_table查询到调用的系统调用，然后跳转相应的系统调用处理函数后，进行处理。最后，调用restore_all恢复系统调用时的现场，并用iret返回用户态。