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。