Linux内核分析第二周总结

计算机是如何工作的？

计算机的“三大法宝”：

• 存储程序计算机
• 函数调用堆栈
• 中断机制

堆栈是计算机运行高级语言的基础

函数调用堆栈：

32位X86通过函数调用堆栈来传递参数
使用eax保存返回地址

堆栈寄存器和堆栈操作：
ebp仅记录当前函数的调用基址

堆栈相关寄存器：

其他关键寄存器：

函数调用堆栈的工作机制：
call指令：将eip中下一条指令的地址保存在栈顶

函数调用时堆栈的变化：

生成反汇编文件：

• gcc -g
  
• objbump –S

Mykernel实验模拟计算机硬件平台：

• 中断机制为多道程序设计打下基础
• 当一个中断信号发生的时候，CPU把当前的eip，esp，ebp都压到内核堆栈中
• CPU和内核代码共同实现了保存现场和恢复现场
• Mykernel实验模拟计算机硬件平台模拟了时钟中断

实验：

分析：

1.mypcb.h

• 14行:定义thread用于存储eip和esp
• 20、21、22行:定义pid就是进程的ID；进程状态；内核堆栈（进程管理相关的数据结构）
• 25行:程序入口
• 26行:用链表连接起来
• 29行:调度器

2.mymain.c

• 20行:设定是需要调度的标准
• 30、31、32行:初始化0号进程的数据结构；状态是正在运行；入口是myprocess
• 33行:堆栈的栈顶
• 35行:创建更多的进程。
• 42行:指向下一个进程。
• 46行:启动0号进程。
• 48行-56行：汇编代码，内核初始化工作
• 52行:ret之后0号进程正式启动。

3.myinterrupt.c

• 22-25行:my_timer_handler 函数会被内核周期性的调用，每调用1000次，就去将全局变量my_need_sched的值修改为1，通知正在执行的进程执行调度程序my_schedule
• 57-71行:两个正在运行的进程之间进行上下文切换
• 58行:把当前进行的ebp保存起来
• 59行:把当前进程的esp赋给%0（指的是thread.sp）
• 60行:把%2（指下一个进程的sp）放入esp中
• 61行:$1f是接下来的标号1：的位置，把eip保存
• 62行:把下一个进程eip压栈
• 63行:下一个进程开始执行
• 66、67行:将该进程置为执行状态，作为当前进程
• 71-79行：内嵌汇编

总结：

进程是动态执行的实体，内核是进程的管理者。进程不但包括程序的指令和数据，而且包括程序计数器和CPU的所有寄存器以及存储临时数据的进程堆栈。所以，正在执行的进程包括处理器当前的一切活动。
进程既可以在用户态下运行，也能在内核下运行，只是内核提供了一些用户态没有的核心服务，因此进程在访问这些服务时会产生中断，必须进行用户态与内核态的切换。
掌握了函数调用堆栈、进程上下文切换方法。