Linux内核源代码情景分析-系统调用
一、系统调用初始化
void __init trap_init(void)
{
......
set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call);//0x80
......
}
对0x80中断向量，设置了系统调用的总入口system_call。
static void __init set_system_gate(unsigned int n, void *addr)
{
_set_gate(idt_table+n,15,3,addr);
}
在IDT中设置了门描述符，如下图：
Selector为_KERNEL_CS。P为1；DPL为11；DT为0；TYPE为15，陷阱门。Offset就是异常处理函数的偏移。
二、系统调用响应
系统调用都是在用户态发生的。我们从用户空间对函数sethostname()的调用开始我们的情景分析。
int sethostname(cost char *name, size_t len);
对sethostname.o反汇编得到如下结果：
41行，由于ebx的值一会改变，我们先把它暂存在edx中；
42行，把参数len存入寄存器ecx。
43行，把参数name存入寄存器ebx。
44行，把系统调用号存入寄存器eax。
45行，系统调用陷入内核。
46行，把暂存在edx中的值归还给寄存器ebx。
47行，比较返回值eax，看是否系统调用出错。
48行，如果出错，跳到出错处。
49行，执行完sethostname，返回。
1、执行系统调用处理函数之前
系统调用一定发生在用户态，int0x80后，形成如下图：
但要注意此时ORIG_EAX不在是中断请求号，而是系统调用号。
(1)、CPU根据具体的中断向量(本例中为0x80)，从中断向量表IDT中找到相应的表项，而该表项应该是一个陷阱门。 首先把用户态堆栈的SS，用户堆栈的ESP，EFLAGS，用户空间的CS，EIP存入到系统堆栈中(从TSS中获取)。
(2)、CPU根据陷阱门的设置到达了系统调用的总入口system_call。
ENTRY(system_call) pushl %eax //系统调用号压入堆栈 SAVE_ALL GET_CURRENT(%ebx) //将指向当前进程的task_struct结构的指针置入寄存器EBX cmpl $(NR_syscalls),%eax jae badsys testb $0x02,tsk_ptrace(%ebx) # PT_TRACESYS jne tracesys call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4) //在数组sys_call_table[]找到sethostname，并执行 movl %eax,EAX(%esp) //系统调用的返回值会存在eax中，堆栈中eax原来是系统调用号，现在该为系统调用返回值 ENTRY(ret_from_sys_call) #ifdef CONFIG_SMP movl processor(%ebx),%eax shll $CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT,%eax movl SYMBOL_NAME(irq_stat)(,%eax),%ecx # softirq_active testl SYMBOL_NAME(irq_stat)+4(,%eax),%ecx # softirq_mask #else movl SYMBOL_NAME(irq_stat),%ecx # softirq_active testl SYMBOL_NAME(irq_stat)+4,%ecx # softirq_mask #endif jne handle_softirq ret_with_reschedule: cmpl $0,need_resched(%ebx) jne reschedule cmpl $0,sigpending(%ebx) jne signal_return restore_all: RESTORE_ALL
SAVE_ALL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 %edx,%ds; \ movl %edx,%es;sethostname，需要传递的参数是两个，分别是在%ebx和%eax中。在SAVE_ALL中%ebx是最后压入堆栈的，%eax次之。 所以堆栈中%ebx的内容就成为参数1，而%ecx的内容就是参数2，传递给sethostname。回到SAVE_ALL去看一下，可以看到被压入堆栈的寄存器依次为：%es、%ds、%eax、%ebp、%edi、%esi、%edx、%ecx、%ebx。这里的%eax持有系统调用号，显然不能再用来传递参数；而%ebp是用作子程序调用过程中“帧”指针，也不能用来传递参数，这样，实际上就只有最后5个寄存器可以用来传递参数，所以，在系统调用中独立传递的参数不能超过5个。
2、执行系统调用处理函数
asmlinkage long sys_sethostname(char *name, int len)//name就是压入堆栈的ebx，len就是压入堆栈的ecx
{
int errno;
if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
return -EPERM;
if (len < 0 || len > __NEW_UTS_LEN)
return -EINVAL;
down_write(&uts_sem);
errno = -EFAULT;
if (!copy_from_user(system_utsname.nodename, name, len)) {
system_utsname.nodename[len] = 0;
errno = 0;
}
up_write(&uts_sem);
return errno;
}
ENTRY(system_call) pushl %eax //系统调用号压入堆栈 SAVE_ALL GET_CURRENT(%ebx) //将指向当前进程的task_struct结构的指针置入寄存器EBX cmpl $(NR_syscalls),%eax jae badsys testb $0x02,tsk_ptrace(%ebx) # PT_TRACESYS jne tracesys call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4) //在数组sys_call_table[]找到sethostname，并执行 movl %eax,EAX(%esp) //系统调用的返回值会存在eax中，堆栈中eax原来是系统调用号，现在该为系统调用返回值 ENTRY(ret_from_sys_call) #ifdef CONFIG_SMP movl processor(%ebx),%eax shll $CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT,%eax movl SYMBOL_NAME(irq_stat)(,%eax),%ecx # softirq_active testl SYMBOL_NAME(irq_stat)+4(,%eax),%ecx # softirq_mask #else movl SYMBOL_NAME(irq_stat),%ecx # softirq_active testl SYMBOL_NAME(irq_stat)+4,%ecx # softirq_mask #endif jne handle_softirq //先处理软中断 ret_with_reschedule: cmpl $0,need_resched(%ebx) //是否需要调度 jne reschedule cmpl $0,sigpending(%ebx) //是否有信号需要处理 jne signal_return restore_all: RESTORE_ALL由于系统调用发生在用户态，所以不用像中断和异常那样，检查是否发生在用户态。