Linux系统调用------追踪系统调用的执行过程

王雪 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、基础知识
关于系统调用
系统调用号：内核为每个系统调用定义了一个唯一的编号，这个编号定义在…/include/asm/unisd.h中（最大为NR_syscall）
系统调用表：同时在内核中保存了一张记录系统调用号和其对应服务例程的表，与系统调用表一一对应
在系统调用陷入内核之前，需要把系统调用号一起传入内核，这个标号就是系统调用表的sys_call _ table 下标，这个传递的动作是通过int 0x80实现的，在执行int 0 x80前，将系统调用号保存到eax的寄存器中

系统调用表记录了各个系统调用的服务例程的入口地址，以系统调用号为偏移量找到对应的处理函数地址，执行处理函数。

处理函数结束后，转入ret _ from _ sys _ call ()例程，系统调用返回到用户态
以上便是系统调用的处理过程。
如果我们想在自己的系统里添加自己的自定义的系统调用需要4步：
（1）添加系统调用号（unistd.h中）
（2）在系统调用表中添加对应表项
（3）实现系统调用的服务例程
（4）重新编译内核，启动新内核

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二、实验内容
（1）向实验楼下Linux-3.18.6的MenuOS菜单中添加time系统调用

为什么open失败呢，因为！在qemu模拟器中，没有文件！！！
（2）跟踪系统调用的过程
进入gdb调试：
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S 冻结qemu，已将cpu冻结
另开一个shell窗口：
（gdb）file linux-3.18.6/vmlinux
（gdb）target remote:1234
（gdb）break start_kernel
（gdb）c
可以看见系统启动时停止在start_kernel处

在系统调用time的内核处理函数sys_time处添加断点，执行n，将MenuOS系统启动起来,这时我们执行time，系统停在断点sys _time处。

我们并不能利用gdb跟踪到sys_time里面的具体执行过程

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（3）查看系统调用的实现代码
1.系统调用机制是什么时候初始化的：
在系统启动时执行start_kernel,start _kernel中会调用trap _init()函数， 用于硬件中断向量初始化，这个函数被定义在/arch/x86/kernel/trap.c中，

SYSCALL_VECTOR系统中断向量
system_call:系统调用入口，
当发生中断或系统调用，直接找到system_call入口地址去执行。
2.系统调用的处理过程：
系统调用的定义在/arch/x86/kernel/entry_32.S中，有一个入口
ENTRY(system_call)，是int $0x80后的下一条执行地址，
大致流程：

system _ call->sys call _table ->syscall exit(是否处理syscall _ exit _ work) ->restort _all -> irq _return，work _notifying用于处理信号
在系统调用返回前有可能进行进程调度，有可能需要处理当前进程的信号
进行进程调用在work_resched中call schedule；

中断结束后，从内核态返回用户态！
二、实验总结
这次实验主要是分析了系统是怎么响应一个系统调用的，系统调用的执行过程，代码的执行过程等知识，是理解操作系统工作的重要步骤！