《Linux内核分析》 week5作业-system call中断处理过程

一.使用gdb跟踪分析一个系统调用内核函数

1.在test.c文件中添加time函数与采用c语言内嵌汇编的time函数.具体实现请看下图.

2.然后在main函数中添加MenuConfig函数，进行注册。这样当Menuos运行起来时，界面就会多出time与time-asm选项。

3.通过make rootfs命令运行

采用gdb调试的过程

• qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S
• gdb
• file linux-3.18.6/vmlinux
• target remote:1234
• b start_kernel
• b sys_time

gdb单步调试命令n，继续运行c,跳入函数内核s.

二.分析system_call代码的执行过程

当用户调用一个系统调用时，系统会自动通过int $0x80进入内核，同时通过中断向量进入system_call函数.然后开始执行system_call过程。

490ENTRY(system_call)
    RING0_INT_FRAME            # can't unwind into user space anyway
    ASM_CLAC
    pushl_cfi %eax            # save orig_eax
    SAVE_ALL                        #保存寄存器上下文环境
    GET_THREAD_INFO(%ebp)
                    # system call tracing in operation / emulation
    testl $_TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY,TI_flags(%ebp)
    jnz syscall_trace_entry
    cmpl $(NR_syscalls), %eax
    jae syscall_badsys
501syscall_call:
    call *sys_call_table(,%eax,4)  #通过eax寄存器存储的具体系统调用号来去system_call表中去执行具体的系统调用
503syscall_after_call:
    movl %eax,PT_EAX(%esp)        #系统调用执行完之后用eax保存返回值
505syscall_exit:
    LOCKDEP_SYS_EXIT
    DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)    # make sure we don't miss an interrupt
                    # setting need_resched or sigpending
509                    # between sampling and the iret
    TRACE_IRQS_OFF
    movl TI_flags(%ebp), %ecx
    testl $_TIF_ALLWORK_MASK, %ecx    # current->work,判断当前是否需要继续执行syscall_exit_word过程
    jne syscall_exit_work    #若需要，则进入syscall_exit_work过程

515restore_all:
    TRACE_IRQS_IRET   #恢复上下文环境 

这段代码的总体流程就是:

• 保存当前进程环境(SAVE_ALL)
• 执行具体的系统调用，并保存返回值
• 判断当前是否还需要执行其他的任务(即syscall_exit_work).
• 恢复上下文环境。

接下来具体看看syscall_exit_work执行了哪些具体任务

656syscall_exit_work:
    testl $_TIF_WORK_SYSCALL_EXIT, %ecx
    jz work_pending                  #进入work_pending
    TRACE_IRQS_ON
    ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)    # could let syscall_trace_leave() call
                    # schedule() instead
    movl %esp, %eax
    call syscall_trace_leave
    jmp resume_userspace
665END(syscall_exit_work)

work_pending的主要工作是判断当前进程是否有信号或者进程通信的任务来处理。

593work_pending:
    testb $_TIF_NEED_RESCHED, %cl
    jz work_notifysig   #如果有信号处理，则进入work_notifysig过程
596work_resched:
    call schedule           #是否需要进行进程调度，如果有进程调度的任务，则进入
    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
                    # than syscall tracing?
    jz restore_all                #返回进行上下文
    testb $_TIF_NEED_RESCHED, %cl
    jnz work_resched

因此在进程执行完某个系统调用的过程后，在返回值之前，会检查是否进程有信号需要处理和是否有进程调度的任务需要执行。

三.实验总结

更加进一步地深入学习了在用户调用一个系统调用时，内核底层的执行过程。