新手入门 Linux操作系统内核技术详细解读

发表于:2011-7-12 10:52

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 作者:未知    来源:51Testing软件测试网采编

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  (二)相关内核源代码分析:

  1.系统的引导和初始化:Linux 系统的引导有好几种方式:常见的有 Lilo, Loadin引导和Linux的自举引导

  (bootsect-loader),而后者所对应源程序为arch/i386/boot/bootsect.S,它为实模式的汇编程序,限于篇幅在此不做分析;无论是哪种引导方式,最后都要跳转到 arch/i386/Kernel/setup.S, setup.S主要是进行时模式下的初始化,为系统进入保护模式做准备;此后,系统执行 arch/i386/kernel/head.S (对经压缩后存放的内核要先执行 arch/i386/boot/compressed/head.S); head.S 中定义的一段汇编程序setup_idt ,它负责建立一张256项的 idt 表(Interrupt Descriptor Table),此表保存着所有自陷和中断的入口地址;其中包括系统调用总控程序 system_call 的入口地址;当然,除此之外,head.S还要做一些其他的初始化工作;

  2.系统初始化后运行的第一个内核程序asmlinkage void __init start_kernel(void) 定义在/usr/src/linux/init/main.c中,它通过调用usr/src/linux/arch/i386/kernel/traps.c 中的一个函数void __init trap_init(void) 把各自陷和中断服务程序的入口地址设置到 idt 表中,其中系统调用总控程序system_cal就是中断服务程序之一;void __init trap_init(void) 函数则通过调用一个宏set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call); 把系统调用总控程序的入口挂在中断0x80上;其中SYSCALL_VECTOR是定义在 /usr/src/linux/arch/i386/kernel/irq.h中的一个常量0x80; 而 system_call 即为中断总控程序的入口地址;中断总控程序用汇编语言定义在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S中;

  3. 中断总控程序主要负责保存处理机执行系统调用前的状态,检验当前调用是否合法, 并根据系统调用向量,使处理机跳转到保存在 sys_call_table 表中的相应系统服务例程的入口; 从系统服务例程返回后恢复处理机状态退回用户程序;而系统调用向量则定义在/usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中;sys_call_table 表定义在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S 中; 同时在 /usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中也定义了系统调用的用户编程接口;

  4. 由此可见,Linux 的系统调用也象 dos 系统的 int 21h 中断服务, 它把0x80 中断作为总的入口, 然后转到保存在 sys_call_table 表中的各种中断服务例程的入口地址,形成各种不同的中断服务;由以上源代码分析可知, 要增加一个系统调用就必须在 sys_call_table 表中增加一项 , 并在其中保存好自己的系统服务例程的入口地址,然后重新编译内核,当然,系统服务例程是必不可少的。

  由此可知在此版linux内核源程序中,与系统调用相关的源程序文件就包括以下这些:

  1.arch/i386/boot/bootsect.S
  2.arch/i386/Kernel/setup.S
  3.arch/i386/boot/compressed/head.S
  4.arch/i386/kernel/head.S
  5.init/main.c
  6.arch/i386/kernel/traps.c
  7.arch/i386/kernel/entry.S
  8.arch/i386/kernel/irq.h
  9.include/asm-386/unistd.h

  当然,这只是涉及到的几个主要文件。而事实上,增加系统调用真正要修改文件只有include/asm-386/unistd.h和arch/i386/kernel/entry.S两个;

  (三)对内核源码的修改:

  1. 在kernel/sys.c中增加系统服务例程如下:

asmlinkage int sys_addtotal(int numdata)
{
int i=0,enddata=0;
while(i<=numdata)
enddata+=i++;
return enddata;
}

  该函数有一个 int 型入口参数 numdata , 并返回从 0 到 numdata 的累加值; 当然也可以把系统服务例程放在一个自己定义的文件或其他文件中,只是要在相应文件中作必要的说明;

  2. 把 asmlinkage int sys_addtotal( int) 的入口地址加到sys_call_table表中:

  arch/i386/kernel/entry.S 中的最后几行源代码修改前为:

... ...
.long SYMBOL_NAME(sys_sendfile)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */
.long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */
.rept NR_syscalls-190
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)
.endr

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