[No000036]操作系统Operating Systems系统调用的实现System_Call
实现一个whoami 系统调用
系统调用的直观实现 问题+直观想法…
用户程序调用whoami, 一个字符串"systemcall "放在操作系统中(系统引导时载入) ，取出来打印,有什么问题？
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不能随意的调用数据，不能随意的jmp 。
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可以看到root 密码，可以修改它…
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可以通过显存看到别人word 里的内容…
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地址： |
main() { whoami();} |
用户程序 |
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。。。 |
whoami() { printf(100, 8); } |
内核，都在内存中，这内存不都是我买的吗… |
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100: |
"systemcall" |
内核( 用户) 态，内核( 用户)
将内核程序和用户程序 隔离!!!
区分 内核态和用户态 ：一种处理器"硬件设计"
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内核态可以访问任何数据，用户态不能访问内核数据
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对于指令跳转也一样实现了隔离…
硬件提供了"主动进入内核的方法"
对于Intel x86 ，那就是中断指令int
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int 指令将使CS 中的CPL 改成0 ，"进入内核"（此时，CPL=3 而DPL=0）
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这是用户程序发起的调用内核代码的唯一方式
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系统调用的核心:
(1) 用户程序 中包含一段包含int 指令 的代码
(2) 操作系统 写 中断处理 ，获取想调程序的编号
(3) 操作系统 根据编号执行相应代码
系统调用的实现
最终展开成包含int 指令的代码…
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#include <unistd.h> _syscall3(int, write, int, fd, const char *buf, off_t, count) |
在linux/lib/write.c 中 |
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#define _syscall3(type, name, ...) type name(...) \ { __asm__ ("int 0x80" :"=a"(__res)...} |
在linux/include/unistd.h 中 |
Linux 系统调用的实现细节!
将关于write 的故事完整的讲完…
在linux/include/unistd.h中 _syscall3 表示有3 个参数
#define _syscall3(type,name,atype,a,btype,b,ctype,c)\
type name(atype a, btype b, ctype c) \
{ long __res;\
__asm__ volatile("int 0x80":"=a"(__res):""(__NR_##name),
"b"((long)(a)),"c"((long)(b)),"d"((long)(c)))); if(__res>=0) return
(type)__res; errno=-__res; return -1;}
显然，__NR_write 是系统调用号，放在eax 中
在linux/include/unistd.h 中
#define __NR_write 4 // 一堆连续正整数( 数组下标,函数表索引)
同时eax 也存放返回值，ebx ，ecx ，edx 存放3 个参数
int 0x80 中断的处理
void sched_init(void)
{ set_system_gate(0x80,&system_call); }
显然，set_system_gate 用来设置0x80
在linux/include/asm/system.h 中
#define set_system_gate(n, addr) \
_set_gate(&idt[n],15,3,addr); //idt 是中断向量表基址
#define _set_gate(gate_addr, type, dpl, addr)\
__asm__("movw %%dx,%%ax\n\t" "movw %0,%%dx\n\t"\
"movl %%eax,%1\n\t" "movl %%edx,%2":\
:"i"((short)(0x8000+(dpl<<13)+type<<8))),"o"(*(( \
char*)(gate_addr))),"o"(*(4+(char*)(gate_addr))),\
"d"((char*)(addr),"a"(0x00080000))
中断处理程序: system_call
在linux/kernel/system_call.s
nr_system_calls=72
.globl _system_call
_system_call: cmpl $nr_system_calls-1,%eax //eax 中存放的是系统调用号
ja bad_sys_call
push %ds push %es push %fs
pushl %edx pushl %ecx pushl %ebx // 调用的参数
movl $0x10,%edx mov %dx,%ds mov %dx,%es // 内核数据
movl $0x17,%edx mov %dx,%fs //fs 可以找到用户数据
call _sys_call_table(,%eax,4) //a(,%eax,4)=a+4*eax
pushl %eax // 返回值压栈，留着ret_from_sys_call 时用
... // 其他代码
ret_from_sys_call: popl %eax, 其他pop, iret
_sys_call_table+4*%eax 就是相应系统调用处理函数入口
_sys_call_table
call _sys_call_table(,%eax,4) 就是call sys_write // eax=4 ，函数入口地址长度也为4
