2018-2019-1 20189221《Linux内核原理与分析》第二周作业

读书报告

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《庖丁解牛Linux内核分析》

第 1 章 计算工作原理

1.1 存储程序计算机工作模型

1.2 x86-32汇编基础

1.3汇编一个简单的C语言程序并分析其汇编指令执行过程

因为本科时期学过《微机原理与接口技术》课程，学习过8086/8088的汇编语言，所以基本上算是复习。

• 通用寄存器
  
  EAX：累加器，是算术运算的主要寄存器，I/O指令使用该寄存器与外设传送信息
  
  EBX：通用寄存器，常用作基址寄存器
  
  ECX：通用寄存器，在循环时作为隐含的计数器
  
  EDX：通用寄存器，可以和AX一起存储双字，DX存放高位
  
  ESP：用来指示栈顶的偏移地址
  
  EBP：常用作堆栈区中的基地址指针
  
  ESI：源变址寄存器，具有自动增/减功能
  
  EDI：目的变址寄存器，具有自动增/减功能
• 段寄存器
  
  CS：代码段寄存器，存放代码段的段基址或段选择字
  
  DS：数据段寄存器，存放数据段的段基址或段选择字
  
  ES：附加段寄存器，存放附加数据段的段基址或段选择字。
  
  SS：堆栈段寄存器，存放堆栈段的段基址或段选择字
  
  FS：附加段寄存器，存放附加数据段的段基址或段选择字
  
  GS：附加段寄存器，存放附加数据段的段基址或段选择字

《Linux内核原理与实现（第3版)》第1、2、18章

第 1 章 Linux内核简介

• Linux与Unix的渊源及历史
• 操作系统和内核
• Linux内核的特点

第 2 章 从内核出发

• 内核源码的获取
• 内核和编译内核

第 18 章 调试

• 调试准备
• 内核bug的分类
• 调试方法
• printk( )
• oops
• 配置选项
• BUG( )和BUG_ON( )
• 系统请求键
• gdb和kgdb
• 探测系统
• 二分搜索

本科时学习过操作系统课程，对于内核态有一定了解，但未自己进行内核开发，第 2 章进行学习准备，第 18 章先学习怎样处理之后内核开发可能会遇到的问题，十分合理。

• Linux内核获取

     $ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git
     $ git pull

• 结合上次所学，对gdb的使用更加了解，但gdb无法修改内核数据。
• 近期俗事缠身，未能真正完全按照老师教导的方式深入学习第 18 章，没能对内核调试函数进行一个个详细的分析学习。

读书收获

• mov指令中，movl中的l是指32位，movb中b指8位，movq中q指64位；
• 对Linux内核有了一个初步的浅显的了解，获取了内核源码，学习了几种调试方法，为之后的内核编程做准备；
• 两年以后再次学习汇编语言，很有意思，有不少新的感悟，希望能用于以后的编程实现中；
• 之前学过的操作系统知识终于要用于编程实现，希望在之后的Linux内核开发中获得更多乐趣。

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实验报告

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实验过程

• 使用vim按照要求编辑main.c
  
  可通过实验楼支持的复制/粘贴数据传递
• 使用gcc编译main.c，产生汇编代码文件main.s

	$ gcc -S -o main.s main.c -m32

过程如图：

• 打开main.s，删除辅助信息，查看汇编代码
  
  使用g/.s*/d删除所有以“.”打头的字符
  
  结果如图：
  
  

实验分析

汇编代码工作过程

从main程序开始执行

• ebp入栈
• 把ebp值赋予给esp
• 将esp值减4，指向下一存储空间（栈单位存储空间）
• 将数值20181018（日期）存在esp所指的存储空间中

调用f函数

• ebp入栈
• 把ebp值赋予给esp
• 将esp减4，指向下一地址空间
• 将ebp加8所指向的存储空间内的内容赋予给累加寄存器eax
• 将eax的内容赋予给esp

调用g函数

• 对ebp进行压栈
• 把ebp值赋予给esp
• 将ebp加8所指向的存储空间内的内容赋予给累加寄存器eax
• 将eax储存的数值加20189221（学号）
• 出栈

返回main函数

• 返回到f函数的leave命令
• 撤销函数堆栈
• 返回到主函数的leave命令
• 将eax储存的数加9527
• 撤销函数堆栈
• 返回程序运行值

实验收获

汇编语言：

• eave指令包含着两个步骤
• 将esp指向ebp的位置；
• 将当前ebp所指向的内存单元里的内容弹出，并存入eip及存取
• 再次熟悉了汇编语言，对于mov指令有了更为深入的了解;
• 真正将汇编语言与C语言结合起来，真正了解很多时候的代码优化原理；

入栈出栈：

• 复习了堆栈中入栈出栈的步骤
• 学习栈在程序执行过程的作用，特别是编译之后用汇编语言的执行过程

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