网易云课堂《Linux内核分析》作业
实验目的：
使用gdb跟踪分析一个系统调用中断处理过程，分析系统调用从system_call开始到iret结束之间的整个过程。
实验过程：
登陆实验楼虚拟机http://www.shiyanlou.com/courses/195
打开shell终端，执行以下命令：
cd LinuxKernel
rm -rf menu
git clone https://github.com/mengning/menu.git
获取到MenuOS源码后修改test.c文件，加入getuid系统调用函数源码，Getuid为调用C API版本，GetuidAsm为内嵌汇编语言版本
增加命令菜单
在menu目录下执行
make rootfs
改造后的MenuOS系统会自动编译并启动运行
执行getuid和getuid-asm命令可以看到执行结果
结束qmeu，以调试方式启动，在LinuxKernel目录下执行
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S
打开另一个shell终端，进入gdb调试工具
gdb
读入符号表
file linux-3.18.6/vmlinux
连接内核调试
target remote:1234
设置断点
b sys_getuid16
继续执行
c
列出代码
list
继续单步执行后续操作
s
实验分析：
通过上述实验过程可以分析出在Linux系统下发生一次系统调用后system_call中断处理的整个过程。
当在应用程序中调用获取当前用户uid函数getuid()，将对应的系统调用号0x18送入eax寄存器，由于没有其他参数，ebx寄存器赋值为0，执行init 0x80汇编语言指令，从用户态切换到内核态，触发系统调用中断，在system_call的最后是iret汇编语言指令，从系统调用退出，从内核态切换回用户态。
system_call()函数
首先把系统调用号和这个异常处理程序可以用到的所有CPU寄存器保存到相应的栈中，不包括由控制单元已自动保存的eflags、cs、eip、ss和esp寄存器。
pushl %eax
SAVE_ALL
movl $0xffffe000, %ebx /* or 0xfffff000 for 4-KB stacks */
andl %esp, %ebx
接下来检查thread_info结构flag字段的TIF_SYSCALL_TRACE和TIF_SYSCALL_AUDIT标志之一是否被置为1，即检查是否有某一调试程序正在跟踪执行程序对系统调用的调用。
如果系统调用号无效则把-ENOSYS值存放在栈中曾保存eax寄存器的单元中，当进程恢复在用户态的执行时会在eax中得到一个负的返回码。
cmpl $NR_syscalls, %eax
jb nobadsys
movl $(-ENOSYS), 24(%esp)
jmp resume_userspaces
最后调用与eax中所包含的系统调用号对应的特定服务例程。
call *sys_call_table(0, %eax, 4)
从系统调用退出
当系统调用服务例程结束时，system_call()函数从eax获得返回值，并保存在曾经保存用户态eax寄存器值的栈单元位置上，用户态进程将在eax中找到系统调用的返回码。
movl %eax, 24(%esp)
system_call()函数关闭本地中断并检查当前进程的thread_info结构中的标志，如果所有的标志都没有被设置函数就会跳转到restore_all标记处，恢复保存在内核栈中的寄存器的值，并执行iret汇编语言指令以重新开始执行用户态进程。
cli
movl 8(%ebp), %ecx
testw $0xffff, %cx
je restore_all
实验总结：
Linux内核在启动初始化期间会调用trap_init()函数设置向量128（十六进制0x80）对应的内核入口点。当初始化完毕后，程序需要执行系统调用时，只需执行init 0x80语句，发生一个向量128的中断即可。
系统调用本质上是发生了一次软件中断。
部分资料参考《深入理解Linux内核》
aapu原创作品转载请注明出处《Linux内核分析》MOOC课
