Linux内核分析 笔记五 扒开系统调用的三层皮（下） ——by王玥
（一）给MenuOs增加time和time-asm命令
- 更新menu代码到最新版
- 在main函数中增加MenuConfig
- 增加对应的Ttime和TimeAsm函数
- make rootfs
（二）使用gdb跟踪系统调用内核函数sys_time
1.sys_time返回后进入汇编代码处理gdb无法继续跟踪
2.执行0x80之后执行system_call对应的代码
3.entry32.s中system_call 不是一个函数，只是一段汇编代码的起点，gdb不能跟踪它。
（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
- 系统调用的工作机制：
通知内核的机制是靠软中断实现的：在x86系统上预定义的软中断是中断号128，通过int$0x80指令触发该中断，这条指令会触发一个异常导致系统切换到内核态并执行128号异常处理程序，即system_call().
- 系统调用机制的初始化:
2.简化后便于理解的system_call伪代码
1.系统调用其实就是一个特殊的中断
2.伪代码如下：
3.代码分析：
# system call handler stub
ENTRY(system_call) #系统调用处理入口（内核态）
RING0_INT_FRAME # can't unwind into user space anyway
ASM_CLAC
pushl_cfi %eax # save orig_eax #保存eax，也就是调用号
SAVE_ALL # 保存寄存器
GET_THREAD_INFO(%ebp) # 获取thread_info结构中ebp的值
# system call tracing in operation / emulation
testl $_TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY,TI_flags(%ebp) # 检测是否由系统跟踪
jnz syscall_trace_entry # 有系统跟踪则先去执行
cmpl $(NR_syscalls), %eax # 比较输入的系统调用号 是否大于 最大的系统调用号
jae syscall_badsys # 大于 则无效，退出
syscall_call:
call *sys_call_table(,%eax,4) # 在系统调用表中的调用相应的服务例程，eax为调用号，4字节对齐
syscall_after_call:
movl %eax,PT_EAX(%esp) # store the return value # 保存返回值
syscall_exit:
LOCKDEP_SYS_EXIT # 用于调试，只有开启调试后才会检测系统调用深度
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY) # make sure we don't miss an interrupt
# setting need_resched or sigpending
# between sampling and the iret
TRACE_IRQS_OFF # 关闭中断跟踪
movl TI_flags(%ebp), %ecx # 检测是否还有其他任务
testl $_TIF_ALLWORK_MASK, %ecx # current->work
jne syscall_exit_work
syscall_exit_work:
testl $_TIF_WORK_SYSCALL_EXIT, %ecx
jz work_pending # 测试是否退出前还有工作要处理，如果有的话跳转到work_pending
TRACE_IRQS_ON # 开启系统中断跟踪
ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY) # could let syscall_trace_leave() call
# 允许中断 # schedule() instead
movl %esp, %eax
call syscall_trace_leave
jmp resume_userspace # 恢复用户空间
END(syscall_exit_work)
work_pending:
testb $_TIF_NEED_RESCHED, %cl # 是否有需要继续调度的相关信号
jz work_notifysig # 跳转到处理信号相关的代码处
work_resched:
call schedule # 时间调度， 进程调度的时机在这里处理
LOCKDEP_SYS_EXIT
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY) # make sure we don't miss an interrupt
# setting need_resched or sigpending
# between sampling and the iret
TRACE_IRQS_OFF
movl TI_flags(%ebp), %ecx
andl $_TIF_WORK_MASK, %ecx # is there any work to be done other 是否还有其他工作要处理
# than syscall tracing?
jz restore_all #如果没有的话就恢复中断上下文，也就是恢复进入之前保存的寄存器相关内容
testb $_TIF_NEED_RESCHED, %cl
jnz work_resched
work_notifysig: # deal with pending signals and
# notify-resume requests
#ifdef CONFIG_VM86
testl $X86_EFLAGS_VM, PT_EFLAGS(%esp)
movl %esp, %eax
jne work_notifysig_v86 # returning to kernel-space or
# vm86-space
restore_all:
TRACE_IRQS_IRET # 恢复中断跟踪
restore_all_notrace:
#ifdef CONFIG_X86_ESPFIX32
movl PT_EFLAGS(%esp), %eax # mix EFLAGS, SS and CS
# Warning: PT_OLDSS(%esp) contains the wrong/random values if we
# are returning to the kernel.
# See comments in process.c:copy_thread() for details.
movb PT_OLDSS(%esp), %ah
movb PT_CS(%esp), %al
andl $(X86_EFLAGS_VM | (SEGMENT_TI_MASK << 8) | SEGMENT_RPL_MASK), %eax
cmpl $((SEGMENT_LDT << 8) | USER_RPL), %eax
CFI_REMEMBER_STATE
je ldt_ss # returning to user-space with LDT SS
#endif
restore_nocheck:
RESTORE_REGS 4 # skip orig_eax/error_code
irq_return:
INTERRUPT_RETURN
4.流程图：
- 在系统调用返回之前，可能发生进程调度，进程调度里就会出现进程上下文的切换
- 进程间通信可能有信号需要处理
