Linux内核设计第五周

——扒开系统调用三层皮（下）

一、知识点总结

1、给MenuOS增加新的命令的步骤

更新menu代码到最新版

test.c中main函数里，增加MenuConfig()

增加相应的函数

make rootfs 自动编译脚本

2、gdb调试

详细介绍见第三周的学习笔记

3、系统调用在内核代码中的处理过程

（1）系统调用在内核代码中的工作机制和初始化

（2）简化后便于理解的system_call伪代码

system_call完整代码在arch/x86/kernel/entry_32.S中。
我将简化后的代码记到了笔记本上，下面是笔记截图。

图11、22

（3）从system_call开始到iret结束的流程图

二、实验过程

1、将自己编写的函数加入到内核指令中

（1）将老师写好的menu导入

首先需要先将之前的menu删除，然后从http://github.com/mengning/menu.git网站下载相关网址。具体操作如下：

rm menu -rf 强制删除原来的menu
git clone http://github.com/mengning/menu.git 将写好的新menu复制进来

（2）将自己写的程序添加到test.c文件中

具体操作如下：

cd menu test.c文件在menu目录下 vim test.c 进入test.c文件修改代码

（3）重新编译写好的代码

在这里我们已经把编译和启动语句，写入到makefile文件中了，所以这里，只需要执行make rootfs，即可重新编译：

make rootfs

到这里，我们已经实现了将自己写的函数添加到内核系统中

2、使用gdb进行调试

这部分同第三周的内容，就不在赘述。具体过程如图所示。

上图是配置调试环境的过程唯一的区别就是这次的断点设置在了我选择修改的系统函数上，即sys_mkdir，可能由于我选择的这个系统函数的内部比较复杂，调用函数过多，如果单步调试，可能要很久才能调试完，所以我就调试了几下，没有走到return出，我就finish了这个调试。

三、分析汇编代码调用系统调用的工作过程并画出流程图

这一部分基本上都是我的理解，错误之处，还请大家多多指正。

1、用汇编代码编写系统调用的过程，我总结为以下几步：

（1）明确自己想要编写的函数的功能
（2）确定出需传入的参数，以及函数的返回值
（3）选择适当的寄存器存储输入参数值，将输入参数值传给相应的寄存器

"mov %x, %%寄存器\n\t"

注意：%x中的x表示要存入的参数是第几个，从0开始编号

（4）将系统调用号存入到eax寄存器中，并使用"int $0x80"语句，进入中断处理程序，中断号80代表进入系统调用。这是固定的语句。

"mov $0xXX,%%eax\n\t"
"int $0x80\n\t"

注意：需要将系统调用号转换成16进制，因为前面有"0x"

(5)最后，要写明涉及到的参数并指明存储这些参数对应的寄存器。

输出写在最前面，即函数返回值，多为1个值，输出变量前多用“=”修饰；
输入写在后面，数量不定。

注意：前面提到的“%x”中的x就是所有参数从0开始的编号。

2、进入系统调用后的过程

首先进入sys_ call函数，该函数调用涉及到的系统调用函数（sys _ xxx函数）

接着执行sys_ xxx函数的内部细节，最终将返回值传递给sys_ call函数过程

最后在sys_ call函数中iret最后的结果

这个结果就是我们编写的函数的返回值

3、从system_call到iret的流程图

四、总结

阐明自己对“系统调用处理过程”的理解。

在我看来，系统调用就是，我写了一个函数，它需要用到内核中的代码，但这部分代码我没有办法直接访问，所以，我通过系统调用这个中介，它说它帮我去让内核执行我想执行的代码，把最后的结果告诉我。这时，我作为用户就是什么都不知道了，等着系统调用来告诉我结果。
系统调用这个中介，它先通过sys_ call这个函数和内核沟通，说我想用一下你的sys_ xxx功能，请你把这个功能执行的结果告诉我。
内核这个助人为乐的家伙，很快就去自己的内部，执行sys_ xxx的功能，执行完了之后，内核就屁颠屁颠的跑去告诉了系统调用这个中介，这个函数的执行结果。
最后系统调用这个中介就通过iret指令将结果信息反馈给了用户。
这样，用户就完美的在请求系统调用帮助后，轻松的解决了问题。

五、实验中出现的问题

1、由于我自己编写的函数，调用了系统调用函数sysmkdir，所以我直接在sysmkdir函数处设置断点，接着运行后，出现如图所示的画面，我们可以看到系统停止在了启动内核的过程

分析原因：由于sys_mkdir函数是用于创建一个新的目录的，所以有可能在内核启动的过程中，调用了该函数，所以这次调试，系统停止在了启动过程。

宋宸宁+ 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