安大大 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux操作系统分析》MOOC课程
给MenuOS增加time和time-asm命令
按照老师的方式在实验楼里git clone不能成功，就直接copy进去了test.c这个文件里的内容。test.c中新增加了Time和TimeAsm两个函数，以及main函数中新增加了两条语句。
int Time(int argc, char *argv[])
{
time_t tt;
struct tm *t;
tt = time(NULL);
t = localtime(&tt);
printf("time:%d:%d:%d:%d:%d:%d\n",t->tm_year+1900, t->tm_mon, t->tm_mday, t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec);
return 0;
}
int TimeAsm(int argc, char *argv[])
{
time_t tt;
struct tm *t;
asm volatile(
"mov $0,%%ebx\n\t"
"mov $0xd,%%eax\n\t"
"int $0x80\n\t"
"mov %%eax,%0\n\t"
: "=m" (tt)
);
t = localtime(&tt);
printf("time:%d:%d:%d:%d:%d:%d\n",t->tm_year+1900, t->tm_mon, t->tm_mday, t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec);
return 0;
}
int main()
{
PrintMenuOS();
SetPrompt("MenuOS>>");
MenuConfig("version","MenuOS V1.0(Based on Linux 3.18.6)",NULL);
MenuConfig("quit","Quit from MenuOS",Quit);
MenuConfig("time","Show System Time",Time);//新增
MenuConfig("time-asm","Show System Time(asm)",TimeAsm);//新增
ExecuteMenu();
}
然后make rootfs 直接自动编译自动生成根文件系统，而且启动起来MenuOS。
**help列表里新增加了time和time-asm命令**
给MenuOS增加新的命令的方式（如增加time和time-asm）:
- 在main函数中增加MenuConfig
- 增加对应的Time函数和TimeAsm函数
- make rootfs
使用gdb跟踪系统调用内核函数sys_time
**启动qemu**
**打开gdb**
**把带有符号表的debug版本3.18内核加载进来，然后连接到需要调试的MenuOS里**
**b设置断点，c会执行到断点处停下来，list可以查看断点处附近的代码**
**在这个文件夹下通过syscall_32.tbl文件查看13号系统调用time对应的内核处理函数**
**13号系统调用time对应的内核处理函数是sys_time**
**设置sys_time断点，执行time命令，程序执行到断点处**
**list查看sys_time对应的代码**
在gdb调试过程中，n表示next，s表示step，区别在于n会跳过函数，s会进入到函数里。如果这里一直按n单步执行会进入 schedule函数。
**单步执行会进入到get_seconds()函数里**
**finish执行完当前的函数**
**return i 获得的time的数值**
不知道为什么和老师的不一样，这里执行到了schedule函数
sys_time返回后进入汇编代码处理gdb无法继续跟踪
执行int 0x80之后执行system_call对应的代码
system_call也可以设置断点，time返回
gdb进不去system_call,只能停在sys_time
system_call 不是普通的函数，它是一段汇编代码，gdb还不能对其进行跟踪调试
思考题：怎么让系统停在system_call的位置进行调试
**在这个目录下entry_32.S**
**system_call是这段汇编代码的起点，gdb还不能跟踪**
系统调用在内核代码中的工作机制和初始化
**xyz和sys_xyz是通过系统调用号联系起来的，int 0x80和system_call是通过中断向量匹配起来的**
系统调用机制的初始化：
\init\main.c start_kernel
trap_init();
\arch\x86\kernel\traps.c
#ifdef CONFIG_X86_32
//系统调用的中断向量和system_call汇编代码的入口
//一旦执行int 0x80，CPU就跳转到system_call这个位置来执行
set_system_trap_gate(SYSCALL_VECTOR, &system_call);
set_bit(SYSCALL_VECTOR, used_vectors);
#endif
系统调用的工作机制，一旦start_kernel初始化好之后，在代码中一旦出现int 0x80的指令，就会立即跳转到system_call这个位置。
entry_32.S部分代码：
//这段代码就是系统调用处理的过程,其它的中断过程也是与此类似
//系统调用就是一个特殊的中断，也存在保护现场和回复现场
ENTRY(system_call)//这是0x80之后的下一条指令
RING0_INT_FRAME # can't unwind into user space anyway
ASM_CLAC
pushl_cfi %eax # save orig_eax
SAVE_ALL//保护现场
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
syscall_call:
// 调用了系统调用处理函数，实际的系统调用服务程序
call *sys_call_table(,%eax,4)//定义的系统调用的表，eax传递过来的就是系统调用号，在例子中就是调用的systime
syscall_after_call:
movl %eax,PT_EAX(%esp) # store the return value
syscall_exit:
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
testl $_TIF_ALLWORK_MASK, %ecx # current->work
jne syscall_exit_work//退出之前,syscall_exit_work
//进入到syscall_exit_work里边有一个进程调度时机
restore_all:
TRACE_IRQS_IRET
restore_all_notrace://返回到用户态
#ifdef CONFIG_X86_ESPFIX32
movl PT_EFLAGS(%esp), %eax # mix EFLAGS, SS and CS
# Warning: PT_OLDSS(%esp) contains the wrong/random values if we
# are returning to the kernel.
# See comments in process.c:copy_thread() for details.
movb PT_OLDSS(%esp), %ah
movb PT_CS(%esp), %al
andl $(X86_EFLAGS_VM | (SEGMENT_TI_MASK << 8) | SEGMENT_RPL_MASK), %eax
cmpl $((SEGMENT_LDT << 8) | USER_RPL), %eax
CFI_REMEMBER_STATE
je ldt_ss # returning to user-space with LDT SS
#endif
restore_nocheck:
RESTORE_REGS 4 # skip orig_eax/error_code
irq_return:
INTERRUPT_RETURN//iret（宏），系统调用过程到这里结束
当一个系统调用发生的时候，进入内核处理这个系统调用，由内核提供服务，当这个服务结束返回到用户态之前，即在系统调用返回之前，有可能发生进程调度（call schedule），进程调度的里边就会发生进程上下文的切换。
把内核可以抽象成很多种不同的中断处理过程的集合。
system_call到iret之间的处理过程流程图
