转自：http://linux.chinaunix.net/doc/kernel/2001-07-30/637.shtml
启动早就读完，现在为了写笔记再从启动之后粗略的大体读一遍，基本就是几个大模块：启动和初始化，中断信号， 进程及调度，内存管理，文件系统，网络，驱动和模块等，我主要也从这几块入手。由于启动部分在start_kernel之 前牵涉到大量的x86体系相关的汇编知识，需要大量的时间，于是我跳过，先把握整个系统的大体脉络，然后做二次， 三次分析。网络部分的分析，我会从4.4BSD-Lite的代码中分析。 系统调用： 先说一下系统调用，奇怪的很，所有的读核资料都没有把系统调用单独提出来说，我觉得还是比较重要的。用户和系 统内核通信的关键的枢纽，不过分吧，呵呵。仔细研究一下它的机制，准备花三天时间，手头有些书和资料，帮助我 理解。 概念：（明晰一下基本概念） 系统调用发生在用户进程，通过一些特殊的函数（如open）来请求内核提供服务，这时，用户进程挂起，内核验证用 户请求，尝试之行，并把结果反馈给用户进程，接着用户进程重新启动。这些机制在一般的编程书里都有，我就是来 通过源代码的实现来讨论这种机制。 具体实现代码：arch/i386/kernel/entry.S（内核版本2.2.14） 从entry.S的第171行，就是system_call开始，171-248行代码贴出来，分析以注释形式： ENTRY(system_call) \\所有系统调用的入口点，参数system_call是所希望激活的系统调用的数 pushl %eax # 保存orig_eax，这个值就是希望系统调用数 SAVE_ALL /*SAVE_ALL宏定义如下： #define SAVE_ALL \ cld; \ pushl %es; \ pushl %ds; \ pushl %eax; \ pushl %ebp; \ pushl %edi; \ pushl %esi; \ pushl %edx; \ pushl %ecx; \ pushl %ebx; \ movl $(__KERNEL_DS),%edx; \ movl %dx,%ds; \ movl %dx,%es; 他的作用是先把所有寄存器的值压栈，然后在system_call返回之前使用RESTORE_ALL把栈从栈中弹出，在这其中 system_call可以根据需要子去使用寄存器的值。任何它调用的c函数都可以从栈中查找到所希望的参数，因为 SAVE_ALL已经把所有寄存器的值都压入栈中了 */ -------------------------------------------------------------------------------------------- GET_CURRENT(%ebx) /*利用GET_CURRENT宏从ebx中取得当前任务指针，GET_CURRENT宏定义如下： #define GET_CURRENT(reg) \ movl %esp, reg; \ andl $-8192, reg;这段代码应该很好理解，把esp指移到reg变量，减去8129得到当前任务地址*/ -------------------------------------------------------------------------------------------- cmpl $(NR_syscalls),%eax /*察看保存在eax中的系统调用数是否超过最大数（常数NR_syscalls代表系统调用的 最大数）如果确实超过了，请看下面一句:jae badsys，程序则跳转到badsys。*/ jae badsys testb $0x20,flags(%ebx) # PF_TRACESYS/*检查系统调用是否正在被跟踪*/ jne tracesys /*如果系统调用被跟踪，则程序跳转到tracesys*/ call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4)/*调用系统函数*/ /*SYMBOL_NAME宏不处理任何工作，只是简单的被文本参数（也就是系统调用名）所替换，所以可以忽略 sys_call_table也定义在entry.S（373行）中，是一张由指向实现各种系统调用的内核函数的函数指针组成的表： ENTRY(sys_call_table) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* 0 - old "setup()" system call*/ .long SYMBOL_NAME(sys_exit) .long SYMBOL_NAME(sys_fork) .long SYMBOL_NAME(sys_read) .long SYMBOL_NAME(sys_write) .long SYMBOL_NAME(sys_open) /* 5 */ .long SYMBOL_NAME(sys_close) .long SYMBOL_NAME(sys_waitpid) .long SYMBOL_NAME(sys_creat) .long SYMBOL_NAME(sys_link) .long SYMBOL_NAME(sys_unlink) /* 10 */ .long SYMBOL_NAME(sys_execve) .long SYMBOL_NAME(sys_chdir) .long SYMBOL_NAME(sys_time) .long SYMBOL_NAME(sys_mknod) .long SYMBOL_NAME(sys_chmod) /* 15 */ .long SYMBOL_NAME(sys_lchown) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old break syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_stat) .long SYMBOL_NAME(sys_lseek) .long SYMBOL_NAME(sys_getpid) /* 20 */ .long SYMBOL_NAME(sys_mount) .long SYMBOL_NAME(sys_oldumount) .long SYMBOL_NAME(sys_setuid) .long SYMBOL_NAME(sys_getuid) .long SYMBOL_NAME(sys_stime) /* 25 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ptrace) .long SYMBOL_NAME(sys_alarm) .long SYMBOL_NAME(sys_fstat) .long SYMBOL_NAME(sys_pause) .long SYMBOL_NAME(sys_utime) /* 30 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old stty syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old gtty syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_access) .long SYMBOL_NAME(sys_nice) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* 35 */ /* old ftime syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_sync) .long SYMBOL_NAME(sys_kill) .long SYMBOL_NAME(sys_rename) .long SYMBOL_NAME(sys_mkdir) .long SYMBOL_NAME(sys_rmdir) /* 40 */ .long SYMBOL_NAME(sys_dup) .long SYMBOL_NAME(sys_pipe) .long SYMBOL_NAME(sys_times) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old prof syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_brk) /* 45 */ .long SYMBOL_NAME(sys_setgid) .long SYMBOL_NAME(sys_getgid) .long SYMBOL_NAME(sys_signal) .long SYMBOL_NAME(sys_geteuid) .long SYMBOL_NAME(sys_getegid) /* 50 */ .long SYMBOL_NAME(sys_acct) .long SYMBOL_NAME(sys_umount) /* recycled never used phys() */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old lock syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_ioctl) .long SYMBOL_NAME(sys_fcntl) /* 55 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old mpx syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_setpgid) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old ulimit syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_olduname) .long SYMBOL_NAME(sys_umask) /* 60 */ .long SYMBOL_NAME(sys_chroot) .long SYMBOL_NAME(sys_ustat) .long SYMBOL_NAME(sys_dup2) .long SYMBOL_NAME(sys_getppid) .long SYMBOL_NAME(sys_getpgrp) /* 65 */ .long SYMBOL_NAME(sys_setsid) .long SYMBOL_NAME(sys_sigaction) .long SYMBOL_NAME(sys_sgetmask) .long SYMBOL_NAME(sys_ssetmask) .long SYMBOL_NAME(sys_setreuid) /* 70 */ .long SYMBOL_NAME(sys_setregid) .long SYMBOL_NAME(sys_sigsuspend) .long SYMBOL_NAME(sys_sigpending) .long SYMBOL_NAME(sys_sethostname) .long SYMBOL_NAME(sys_setrlimit) /* 75 */ .long SYMBOL_NAME(sys_getrlimit) .long SYMBOL_NAME(sys_getrusage) .long SYMBOL_NAME(sys_gettimeofday) .long SYMBOL_NAME(sys_settimeofday) .long SYMBOL_NAME(sys_getgroups) /* 80 */ .long SYMBOL_NAME(sys_setgroups) .long SYMBOL_NAME(old_select) .long SYMBOL_NAME(sys_symlink) .long SYMBOL_NAME(sys_lstat) .long SYMBOL_NAME(sys_readlink) /* 85 */ .long SYMBOL_NAME(sys_uselib) .long SYMBOL_NAME(sys_swapon) .long SYMBOL_NAME(sys_reboot) .long SYMBOL_NAME(old_readdir) .long SYMBOL_NAME(old_mmap) /* 90 */ .long SYMBOL_NAME(sys_munmap) .long SYMBOL_NAME(sys_truncate) .long SYMBOL_NAME(sys_ftruncate) .long SYMBOL_NAME(sys_fchmod) .long SYMBOL_NAME(sys_fchown) /* 95 */ .long SYMBOL_NAME(sys_getpriority) .long SYMBOL_NAME(sys_setpriority) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old profil syscall holder */ .long SYMBOL_NAME(sys_statfs) .long SYMBOL_NAME(sys_fstatfs) /* 100 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ioperm) .long SYMBOL_NAME(sys_socketcall) .long SYMBOL_NAME(sys_syslog) .long SYMBOL_NAME(sys_setitimer) .long SYMBOL_NAME(sys_getitimer) /* 105 */ .long SYMBOL_NAME(sys_newstat) .long SYMBOL_NAME(sys_newlstat) .long SYMBOL_NAME(sys_newfstat) .long SYMBOL_NAME(sys_uname) .long SYMBOL_NAME(sys_iopl) /* 110 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vhangup) .long SYMBOL_NAME(sys_idle) .long SYMBOL_NAME(sys_vm86old) .long SYMBOL_NAME(sys_wait4) .long SYMBOL_NAME(sys_swapoff) /* 115 */ .long SYMBOL_NAME(sys_sysinfo) .long SYMBOL_NAME(sys_ipc) .long SYMBOL_NAME(sys_fsync) .long SYMBOL_NAME(sys_sigreturn) .long SYMBOL_NAME(sys_clone) /* 120 */ .long SYMBOL_NAME(sys_setdomainname) .long SYMBOL_NAME(sys_newuname) .long SYMBOL_NAME(sys_modify_ldt) .long SYMBOL_NAME(sys_adjtimex) .long SYMBOL_NAME(sys_mprotect) /* 125 */ .long SYMBOL_NAME(sys_sigprocmask) .long SYMBOL_NAME(sys_create_module) .long SYMBOL_NAME(sys_init_module) .long SYMBOL_NAME(sys_delete_module) .long SYMBOL_NAME(sys_get_kernel_syms) /* 130 */ .long SYMBOL_NAME(sys_quotactl) .long SYMBOL_NAME(sys_getpgid) .long SYMBOL_NAME(sys_fchdir) .long SYMBOL_NAME(sys_bdflush) .long SYMBOL_NAME(sys_sysfs) /* 135 */ .long SYMBOL_NAME(sys_personality) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* for afs_syscall */ .long SYMBOL_NAME(sys_setfsuid) .long SYMBOL_NAME(sys_setfsgid) .long SYMBOL_NAME(sys_llseek) /* 140 */ .long SYMBOL_NAME(sys_getdents) .long SYMBOL_NAME(sys_select) .long SYMBOL_NAME(sys_flock) .long SYMBOL_NAME(sys_msync) .long SYMBOL_NAME(sys_readv) /* 145 */ .long SYMBOL_NAME(sys_writev) .long SYMBOL_NAME(sys_getsid) .long SYMBOL_NAME(sys_fdatasync) .long SYMBOL_NAME(sys_sysctl) .long SYMBOL_NAME(sys_mlock) /* 150 */ .long SYMBOL_NAME(sys_munlock) .long SYMBOL_NAME(sys_mlockall) .long SYMBOL_NAME(sys_munlockall) .long SYMBOL_NAME(sys_sched_setparam) .long SYMBOL_NAME(sys_sched_getparam) /* 155 */ .long SYMBOL_NAME(sys_sched_setscheduler) .long SYMBOL_NAME(sys_sched_getscheduler) .long SYMBOL_NAME(sys_sched_yield) .long SYMBOL_NAME(sys_sched_get_priority_max) .long SYMBOL_NAME(sys_sched_get_priority_min) /* 160 */ .long SYMBOL_NAME(sys_sched_rr_get_interval) .long SYMBOL_NAME(sys_nanosleep) .long SYMBOL_NAME(sys_mremap) .long SYMBOL_NAME(sys_setresuid) .long SYMBOL_NAME(sys_getresuid) /* 165 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vm86) .long SYMBOL_NAME(sys_query_module) .long SYMBOL_NAME(sys_poll) .long SYMBOL_NAME(sys_nfsservctl) .long SYMBOL_NAME(sys_setresgid) /* 170 */ .long SYMBOL_NAME(sys_getresgid) .long SYMBOL_NAME(sys_prctl) .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigreturn) .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigaction) .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigprocmask) /* 175 */ .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigpending) .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigtimedwait) .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigqueueinfo) .long SYMBOL_NAME(sys_rt_sigsuspend) .long SYMBOL_NAME(sys_pread) /* 180 */ .long SYMBOL_NAME(sys_pwrite) .long SYMBOL_NAME(sys_chown) .long SYMBOL_NAME(sys_getcwd) .long SYMBOL_NAME(sys_capget) .long SYMBOL_NAME(sys_capset) /* 185 */ .long SYMBOL_NAME(sys_sigaltstack) .long SYMBOL_NAME(sys_sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ 我们来继续看本行的三个参数:(,%eax,4),实现数组索引。当然，这个数组是以sys_call_table作为索引的， 称为偏移。三个参数分别代表：数组的基地址，索引（eax,也就是系统调用数）和大小，或每个数组元素中的字 节数-----这里是4。由于数组基地址为空，所以赋予0---但它需要和偏移地址sys_call_table相加，简单的说是 sys_call_table被当作数组的基地址。我把本行用c重写如下： (sys_call_table)[EAX](); 当然，c还要处理许多工作，如为你纪录数组元素的大小。不要忘记，系统调用的参数早已经存储在堆栈中了， 以便于system_call使用SAVE_ALL把他们压栈。 -------------------------------------------------------------------------------------------- movl %eax,EAX(%esp) # 系统调用返回 /*它在EAX寄存器中的返回值（这个值同时也是system_call的返回值）被存储了起来。返回值被存储在堆栈中的 EAX内，以使得RESTORE_ALL可以迅速地恢复实际的EAX寄存器及其他寄存器的值。*/ 以下代码依然是system_call的一部分，是一个可以命名为ret_from_sys_call和ret_from_intr的独立入口点。 它们偶尔会被c直接调用，也可以从system_call的其他部分跳转过来。 ALIGN .globl ret_from_sys_call .globl ret_from_intr ret_from_sys_call: movl SYMBOL_NAME(bh_mask),%eax andl SYMBOL_NAME(bh_active),%eax jne handle_bottom_half /*检测bottom half是否激活，如果激活，程序就跳转到handle_bottom_half执行，bottom half是中断进程的一部 分，以后再提及，中断进程我的概念也很模糊。*/ ret_with_reschedule: cmpl $0,need_resched(%ebx)/*检查进程是否为再次调度做了标记*/ jne reschedule/*如果是，就跳转到reschedule*/ cmpl $0,sigpending(%ebx)/*检查是否还有挂起信号*/ jne signal_return/*如果有，则程序跳转到signal_return*/ restore_all: RESTORE_ALL/*system_call的退出点，参看前面SAVE_ALL的用法*/ ALIGN signal_return:/*当system_call从系统调用返回前，如果它检测到需要将信号传送给当前的进程时，才会执行到 signal_return。它通过使中断再次可用开始执行。*/ sti # we can get here from an interrupt handler testl $(VM_MASK),EFLAGS(%esp)/*检测是否返回虚拟8086模式*/ movl %esp,%eax jne v86_signal_return/*如果是，就跳转到v86_signal_return（由于虚拟8086我也不太理解，所以就跳过了，：（*/ xorl %edx,%edx /*system_call需要调用c函数do_signal来释放信号。do_signal需要两个参数，这两个参数都是 通过寄存器来传递的；第一个是EAX寄存器，另一个是edx寄存器。system_call已经把第一个参数的值赋给了eax； 现在，把edx寄存器和寄存器本身进行xor操作，从而将其清0，这样do_signal就认为这是一个空指针。*/ call SYMBOL_NAME(do_signal) /*好，现在就可以调用do_signal来传递信号了*/ jmp restore_all /*然后跳转到restore_all结束*/ ALIGN v86_signal_return: call SYMBOL_NAME(save_v86_state) movl %eax,%esp xorl %edx,%edx call SYMBOL_NAME(do_signal) jmp restore_all ALIGN tracesys: /*前面说过，当有当前进程的系统调用被其祖先跟踪，如strace或truss程序，程序就跳转到此。*/ movl $-ENOSYS,EAX(%esp) /*system_call把存储在堆栈中的EAX拷贝赋予-ENOSYS。*/ call SYMBOL_NAME(syscall_trace) /*调用syscall_trace*/ movl ORIG_EAX(%esp),%eax /*在172行再从所作的拷贝中恢复EAX的值*/ call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4) /*调用实际的系统调用。*/ movl %eax,EAX(%esp) /*把系统调用的返回值置入堆栈中EAX的位置。*/ call SYMBOL_NAME(syscall_trace) /*再次调用syscall_trace*/ jmp ret_from_sys_call /*被跟踪的系统调用已经返回，控制流程跳转到ret_from_sys_call*/ badsys: /*前面说过，当系统调用数超过边界值时程序就跳转到这里。*/ movl $-ENOSYS,EAX(%esp) /*这时system_call必须返回-ENOSYS，82行把ENOSYS赋值为38。调用者会识别这个错误*/ jmp ret_from_sys_call /*跳转到ret_from_sys_call*/ ALIGN ret_from_exception:/*在诸如除0之类的cpu异常中断情况下将执行到这里；system_call内部代码不会执行到这个标号*/ movl SYMBOL_NAME(bh_mask),%eax andl SYMBOL_NAME(bh_active),%eax jne handle_bottom_half ALIGN ret_from_intr: GET_CURRENT(%ebx) movl EFLAGS(%esp),%eax # mix EFLAGS and CS movb CS(%esp),%al testl $(VM_MASK | 3),%eax # return to VM86 mode or non-supervisor? jne ret_with_reschedule jmp restore_all ALIGN handle_bottom_half: call SYMBOL_NAME(do_bottom_half) jmp ret_from_intr ALIGN reschedule: call SYMBOL_NAME(schedule) # test jmp ret_from_sys_call 这以上的代码，我都还不太怎么明白，等我弄明白了就补齐，但基本的system_call的内部核心代码都介绍完了。后几 天我会分析几个系统调用的样例来帮助理
时间： 2024-09-24 07:50:24