系统调用(int 0x80)详解

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君

1、系统调用初始化

在系统启动时，会在sched_init(void)函数中调用set_system_gate(0x80,&system_call)，设置中断向量号0x80的中断描述符：

#define set_system_gate(n,addr) 　_set_gate(&idt[n],15,3,addr)

其中15表示此中断号对应的是陷阱门，注意，这个中断向量不是中断门描述符。比如硬盘中断（hd_interrupt）或定时器中断（timer_interrupt）等硬件类的中断才设置为中断门描述符。陷阱门是可被中断的。关于陷阱门与中断门的区别，及陷阱门中DPL为0或3原因，请参考书本《linux 0.12》的14.19的解释，还有第四章部分内容，这些已经解释的很清楚了。

Int 0x80的输入输出参数说明：

输入参数：eax＝功能号（比如2为fork系统调用）

用功能对应sys_call_table[]的下标，比如sys_call_table[2]表示fork系统调用函数。

fn_ptr sys_call_table[] = { sys_setup, sys_exit, sys_fork, sys_read,

返回值：EAX＝sys_fork函数的返回值

2、system_call的实现

当调用_system_call函数时，系统就从用户态进入了内核态。注意，特权变化了！对于x86系统，因为所有的寄存器都只有一个物理寄存器（ARM就不一要样了），因为内核态与用户态共享所有寄存器（段、通用、栈寄存器），比如SS、ESP、eflags、CS、EIP这五个寄存器。为了能够从内核态返回到调用处继续执行，当前现场，即相关寄存器的内容都需要被保存起来。

那么，这些现场信息保存到那里呢？为什么不能保存到用户态堆栈，如果保存了用户态堆栈，那么，这些栈内存区域，用户程序就可以必改定，那么，程序就很容易被攻击了，直接修改CS：EIP对应的栈内存，那么，你懂的^_^。

现场信息是保存在当前进程的内核态堆栈中，由于已经进入了内核态，在_system_call函数中执行push操作，此时被push的数据是存储也就在内核栈中。SS、ESP、eflags、CS、EIP这五个寄存器的内容是怎么进入内核栈的呢？是程序从用户态进入了内核态时，即在执行_system_call函数中的指令之前，硬件已经自动把SS、ESP、eflags、CS、EIP五个寄存器压入了内核栈，然后，根据函数的需要，再保存相关通用、段之类寄存器。当从内核返回用户态时，这五个寄存器会自动从内核栈中恢复。

_system_call部分代码分析：

push %ds

push %es

push %fs

pushl %eax # save the orig_eax

pushl %edx

pushl %ecx # push %ebx,%ecx,%edx asparameters

pushl %ebx # to the system call

movl $0x10,%edx // ds、es此时指向当前进程的内核态数据段

mov %dx,%ds

mov %dx,%es

movl $0x17,%edx //即使没这二行也行吧，fs本来就指向当前进程的用户态数据段

mov %dx,%fs //因为在fork进程时，fs已经在copy_process函数中设置了。

call_sys_call_table(,%eax,4) //根据EAX传入的功能号，即可调用相关系统函数

pushl %eax //系统调用函数的返回值入栈

关于进程状态的变化，参考书上的说明，这部分，理解的还不够，后续再分析？？？

当在中断处理函数（陷阱门）中执行时，是可被中断（中断门）的，因为eflags标志中的TF被设置为允许中断的。因而有可能在时钟中断函数（do_timer）中，本进程的时间片可能被修改为0。所以，当从系统调用相关功能号对应函数返回时，需要检查当前进程是否还在就绪态，或时间片是否用完，并确认是否需要重新执行调度程序。

2: movl _current,%eax

cmpl $0,state(%eax) # state

jne reschedule

cmpl $0,counter(%eax) # counter

je reschedule

//系统调用返回时，会处理当前任务的信号，进程的信号识别与信号处理，仅在系统调用或时钟中断（每10ms）返回时。就能处理信号，优先级还是蛮高的，至少在进程执行流中，到少每10m就能处理信号。

ret_from_sys_call:

movl _current,%eax

cmpl _task,%eax # task[0] cannot havesignals

je 3f

cmpw $0x0f,CS(%esp) # was old code segment supervisor?

jne 3f

cmpw $0x17,OLDSS(%esp) # was stack segment = 0x17 ?

jne 3f

movl signal(%eax),%ebx

movlblocked(%eax),%ecx

notl %ecx

andl %ebx,%ecx

bsfl %ecx,%ecx

je 3f

btrl %ecx,%ebx

movl %ebx,signal(%eax)

incl %ecx

pushl %ecx

call _do_signal //调用信号处理函数处理当前进程信号

popl %ecx

testl %eax, %eax

jne 2b # see if we need toswitchtasks, or do more signals

3: popl %eax

popl %ebx

popl %ecx

popl %edx

addl $4, %esp # skip orig_eax

pop %fs

pop %es

pop %ds

iret //此指令会将内核栈中的数据弹出到这5个寄存器SS、ESP、eflags、CS、EIP。

from：http://www.voidcn.com/blog/maowenl/article/p-1845345.html

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发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/194422.html原文链接：https://javaforall.cn