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linux系统调用实现代码分析
作者:大鹰  来源:http://www.xici.net  点击:  更新:2006-12-19
简介:
启动早就读完,现在为了写笔记再从启动之后粗略的大体读一遍,基本就是几个大模块:启动和初始化,中断信号,
进程及调度,内存管理,文件系统,网络,驱动和模块等,我主要也从这几块入手。由于启动部分在start_kernel之
前牵涉到大量的x86体系相关的汇编知识,需要大量的时间,于是我跳过,先把握整个系统的大体脉络,然后做二次,
三次分析。网络部分的分析,我会从4.4BSD-Lite的代码中分析。

系统调用:

先说一下系统调用,奇怪的很,所有的读核资料都没有把系统调用单独提出来说,我觉得还是比较重要的。用户和系
统内核通信的关键的枢纽,不过分吧,呵呵。仔细研究一下它的机制,准备花三天时间,手头有些书和资料,帮助我
理解。

概念:(明晰一下基本概念)
系统调用发生在用户进程,通过一些特殊的函数(如open)来请求内核提供服务,这时,用户进程挂起,内核验证用
户请求,尝试之行,并把结果反馈给用户进程,接着用户进程重新启动。这些机制在一般的编程书里都有,我就是来
通过源代码的实现来讨论这种机制。 

具体实现代码:arch/i386/kernel/entry.S(内核版本2.2.14)
从entry.S的第171行,就是system_call开始,171-248行代码贴出来,分析以注释形式:

ENTRY(system_call)   \\所有系统调用的入口点,参数system_call是所希望激活的系统调用的数
pushl %eax # 保存orig_eax,这个值就是希望系统调用数
SAVE_ALL   
/*SAVE_ALL宏定义如下:
#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 %dx,%ds; \
movl %dx,%es;
 他的作用是先把所有寄存器的值压栈,然后在system_call返回之前使用RESTORE_ALL把栈从栈中弹出,在这其中
system_call可以根据需要子去使用寄存器的值。任何它调用的c函数都可以从栈中查找到所希望的参数,因为
SAVE_ALL已经把所有寄存器的值都压入栈中了 */
--------------------------------------------------------------------------------------------
GET_CURRENT(%ebx)   /*利用GET_CURRENT宏从ebx中取得当前任务指针,GET_CURRENT宏定义如下: 
    #define GET_CURRENT(reg) \
movl %esp, reg; \
andl $-8192, reg;这段代码应该很好理解,把esp指移到reg变量,减去8129得到当前任务地址*/
--------------------------------------------------------------------------------------------
cmpl $(NR_syscalls),%eax  /*察看保存在eax中的系统调用数是否超过最大数(常数NR_syscalls代表系统调用的
最大数)如果确实超过了,请看下面一句:jae badsys,程序则跳转到badsys。*/
jae badsys
testb $0x20,flags(%ebx) # PF_TRACESYS/*检查系统调用是否正在被跟踪*/
jne tracesys  /*如果系统调用被跟踪,则程序跳转到tracesys*/
call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4)/*调用系统函数*/
/*SYMBOL_NAME宏不处理任何工作,只是简单的被文本参数(也就是系统调用名)所替换,所以可以忽略
sys_call_table也定义在entry.S(373行)中,是一张由指向实现各种系统调用的内核函数的函数指针组成的表:
    ENTRY(sys_call_table)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* 0 - old "setup()" system call*/
.long SYMBOL_NAME(sys_exit)
.long SYMBOL_NAME(sys_fork)
.long SYMBOL_NAME(sys_read)
.long SYMBOL_NAME(sys_write)
.long SYMBOL_NAME(sys_open) /* 5 */
.long SYMBOL_NAME(sys_close)
.long SYMBOL_NAME(sys_waitpid)
.long SYMBOL_NAME(sys_creat)
.long SYMBOL_NAME(sys_link)
.long SYMBOL_NAME(sys_unlink) /* 10 */
.long SYMBOL_NAME(sys_execve)
.long SYMBOL_NAME(sys_chdir)
.long SYMBOL_NAME(sys_time)
.long SYMBOL_NAME(sys_mknod)
.long SYMBOL_NAME(sys_chmod) /* 15 */
.long SYMBOL_NAME(sys_lchown)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old break syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_stat)
.long SYMBOL_NAME(sys_lseek)
.long SYMBOL_NAME(sys_getpid) /* 20 */
.long SYMBOL_NAME(sys_mount)
.long SYMBOL_NAME(sys_oldumount)
.long SYMBOL_NAME(sys_setuid)
.long SYMBOL_NAME(sys_getuid)
.long SYMBOL_NAME(sys_stime) /* 25 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ptrace)
.long SYMBOL_NAME(sys_alarm)
.long SYMBOL_NAME(sys_fstat)
.long SYMBOL_NAME(sys_pause)
.long SYMBOL_NAME(sys_utime) /* 30 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old stty syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old gtty syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_access)
.long SYMBOL_NAME(sys_nice)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* 35 */ /* old ftime syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_sync)
.long SYMBOL_NAME(sys_kill)
.long SYMBOL_NAME(sys_rename)
.long SYMBOL_NAME(sys_mkdir)
.long SYMBOL_NAME(sys_rmdir) /* 40 */
.long SYMBOL_NAME(sys_dup)
.long SYMBOL_NAME(sys_pipe)
.long SYMBOL_NAME(sys_times)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old prof syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_brk) /* 45 */
.long SYMBOL_NAME(sys_setgid)
.long SYMBOL_NAME(sys_getgid)
.long SYMBOL_NAME(sys_signal)
.long SYMBOL_NAME(sys_geteuid)
.long SYMBOL_NAME(sys_getegid) /* 50 */
.long SYMBOL_NAME(sys_acct)
.long SYMBOL_NAME(sys_umount) /* recycled never used phys() */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old lock syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_ioctl)
.long SYMBOL_NAME(sys_fcntl) /* 55 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old mpx syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_setpgid)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old ulimit syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_olduname)
.long SYMBOL_NAME(sys_umask) /* 60 */
.long SYMBOL_NAME(sys_chroot)
.long SYMBOL_NAME(sys_ustat)
.long SYMBOL_NAME(sys_dup2)
.long SYMBOL_NAME(sys_getppid)
.long SYMBOL_NAME(sys_getpgrp) /* 65 */
.long SYMBOL_NAME(sys_setsid)
.long SYMBOL_NAME(sys_sigaction)
.long SYMBOL_NAME(sys_sgetmask)
.long SYMBOL_NAME(sys_ssetmask)
.long SYMBOL_NAME(sys_setreuid) /* 70 */
.long SYMBOL_NAME(sys_setregid)
.long SYMBOL_NAME(sys_sigsuspend)
.long SYMBOL_NAME(sys_sigpending)
.long SYMBOL_NAME(sys_sethostname)
.long SYMBOL_NAME(sys_setrlimit) /* 75 */
.long SYMBOL_NAME(sys_getrlimit)
.long SYMBOL_NAME(sys_getrusage)
.long SYMBOL_NAME(sys_gettimeofday)
.long SYMBOL_NAME(sys_settimeofday)
.long SYMBOL_NAME(sys_getgroups) /* 80 */
.long SYMBOL_NAME(sys_setgroups)
.long SYMBOL_NAME(old_select)
.long SYMBOL_NAME(sys_symlink)
.long SYMBOL_NAME(sys_lstat)
.long SYMBOL_NAME(sys_readlink) /* 85 */
.long SYMBOL_NAME(sys_uselib)
.long SYMBOL_NAME(sys_swapon)
.long SYMBOL_NAME(sys_reboot)
.long SYMBOL_NAME(old_readdir)
.long SYMBOL_NAME(old_mmap) /* 90 */
.long SYMBOL_NAME(sys_munmap)
.long SYMBOL_NAME(sys_truncate)
.long SYMBOL_NAME(sys_ftruncate)
.long SYMBOL_NAME(sys_fchmod)
.long SYMBOL_NAME(sys_fchown) /* 95 */
.long SYMBOL_NAME(sys_getpriority)
.long SYMBOL_NAME(sys_setpriority)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* old profil syscall holder */
.long SYMBOL_NAME(sys_statfs)
.long SYMBOL_NAME(sys_fstatfs) /* 100 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ioperm)
.long SYMBOL_NAME(sys_socketcall)
.long SYMBOL_NAME(sys_syslog)
.long SYMBOL_NAME(sys_setitimer)
.long SYMBOL_NAME(sys_getitimer) /* 105 */
.long SYMBOL_NAME(sys_newstat)
.long SYMBOL_NAME(sys_newlstat)
.long SYMBOL_NAME(sys_newfstat)
.long SYMBOL_NAME(sys_uname)
.long SYMBOL_NAME(sys_iopl) /* 110 */
.long SYMBOL_NAME(sys_vhangup)
.long SYMBOL_NAME(sys_idle)
.long SYMBOL_NAME(sys_vm86old)
.long SYMBOL_NAME(sys_wait4)
.long SYMBOL_NAME(sys_swapoff) /* 115 */
.long SYMBOL_NAME(sys_sysinfo)
.long SYMBOL_NAME(sys_ipc)
.long SYMBOL_NAME(sys_fsync)
.long SYMBOL_NAME(sys_sigreturn)
.long SYMBOL_NAME(sys_clone) /* 120 */
.long SYMBOL_NAME(sys_setdomainname)
.long SYMBOL_NAME(sys_newuname)
.long SYMBOL_NAME(sys_modify_ldt)
.long SYMBOL_NAME(sys_adjtimex)
.long SYMBOL_NAME(sys_mprotect) /* 125 */
.long SYMBOL_NAME(sys_sigprocmask)
.long SYMBOL_NAME(sys_create_module)
.long SYMBOL_NAME(sys_init_module)
.long SYMBOL_NAME(sys_delete_module)
.long SYMBOL_NAME(sys_get_kernel_syms) /* 130 */
.long SYMBOL_NAME(sys_quotactl)
.long SYMBOL_NAME(sys_getpgid)
.long SYMBOL_NAME(sys_fchdir)
.long SYMBOL_NAME(sys_bdflush)
.long SYMBOL_NAME(sys_sysfs) /* 135 */
.long SYMBOL_NAME(sys_personality)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* for afs_syscall */
.long SYMBOL_NAME(sys_setfsuid)
.long SYMBOL_NAME(sys_setfsgid)
.long SYMBOL_NAME(sys_llseek) /* 140 */
.long SYMBOL_NAME(sys_getdents)
.long SYMBOL_NAME(sys_select)
.long SYMBOL_NAME(sys_flock)
.long SYMBOL_NAME(sys_msync)
.long SYMBOL_NAME(sys_readv) /* 145 */
.long SYMBOL_NAME(sys_writev)
.long SYMBOL_NAME(sys_getsid)
.long SYMBOL_NAME(sys_fdatasync)
.long SYMBOL_NAME(sys_sysctl)
.long SYMBOL_NAME(sys_mlock) /* 150 */
.long SYMBOL_NAME(sys_munlock)
.long SYMBOL_NAME(sys_mlockall)
.long SYMBOL_NAME(sys_munlockall)
.long SYMBOL_NAME(sys_sched_setparam)
.long SYMBOL_NAME(sys_sched_getparam)  /* 155 */

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