分析system_call中斷處理過程

網(wǎng)易云課堂《Linux內(nèi)核分析》作業(yè)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br>

使用gdb跟蹤分析一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用中斷處理過程,分析系統(tǒng)調(diào)用從system_call開始到iret結(jié)束之間的整個(gè)過程抹缕。

實(shí)驗(yàn)過程:

登陸實(shí)驗(yàn)樓虛擬機(jī)http://www.shiyanlou.com/courses/195

打開shell終端肺稀,執(zhí)行以下命令:

cd LinuxKernel

rm -rf menu

git clone https://github.com/mengning/menu.git

獲取到MenuOS源碼后修改test.c文件滑蚯,加入getuid系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)源碼蕉饼,Getuid為調(diào)用C API版本尊流,GetuidAsm為內(nèi)嵌匯編語言版本

1

增加命令菜單

2

在menu目錄下執(zhí)行

make rootfs

改造后的MenuOS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)編譯并啟動(dòng)運(yùn)行

3

執(zhí)行g(shù)etuid和getuid-asm命令可以看到執(zhí)行結(jié)果

4

結(jié)束qmeu帅戒,以調(diào)試方式啟動(dòng),在LinuxKernel目錄下執(zhí)行

qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S

5

打開另一個(gè)shell終端崖技,進(jìn)入gdb調(diào)試工具

gdb

讀入符號(hào)表

file linux-3.18.6/vmlinux

連接內(nèi)核調(diào)試

target remote:1234

6

設(shè)置斷點(diǎn)

b sys_getuid16

繼續(xù)執(zhí)行

c

7

列出代碼

list

8

繼續(xù)單步執(zhí)行后續(xù)操作

s

9

實(shí)驗(yàn)分析:

通過上述實(shí)驗(yàn)過程可以分析出在Linux系統(tǒng)下發(fā)生一次系統(tǒng)調(diào)用后system_call中斷處理的整個(gè)過程逻住。

當(dāng)在應(yīng)用程序中調(diào)用獲取當(dāng)前用戶uid函數(shù)getuid(),將對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)0x18送入eax寄存器迎献,由于沒有其他參數(shù)瞎访,ebx寄存器賦值為0,執(zhí)行init 0x80匯編語言指令吁恍,從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)扒秸,觸發(fā)系統(tǒng)調(diào)用中斷播演,在system_call的最后是iret匯編語言指令,從系統(tǒng)調(diào)用退出伴奥,從內(nèi)核態(tài)切換回用戶態(tài)写烤。

system_call()函數(shù)

首先把系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和這個(gè)異常處理程序可以用到的所有CPU寄存器保存到相應(yīng)的棧中,不包括由控制單元已自動(dòng)保存的eflags拾徙、cs洲炊、eip、ss和esp寄存器尼啡。

pushl %eax

SAVE_ALL

movl $0xffffe000, %ebx /* or 0xfffff000 for 4-KB stacks */

andl %esp, %ebx

接下來檢查thread_info結(jié)構(gòu)flag字段的TIF_SYSCALL_TRACE和TIF_SYSCALL_AUDIT標(biāo)志之一是否被置為1暂衡,即檢查是否有某一調(diào)試程序正在跟蹤執(zhí)行程序?qū)ο到y(tǒng)調(diào)用的調(diào)用。

如果系統(tǒng)調(diào)用號(hào)無效則把-ENOSYS值存放在棧中曾保存eax寄存器的單元中崖瞭,當(dāng)進(jìn)程恢復(fù)在用戶態(tài)的執(zhí)行時(shí)會(huì)在eax中得到一個(gè)負(fù)的返回碼狂巢。

cmpl $NR_syscalls, %eax

jb nobadsys

movl $(-ENOSYS), 24(%esp)

jmp resume_userspaces

最后調(diào)用與eax中所包含的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)對(duì)應(yīng)的特定服務(wù)例程。

call *sys_call_table(0, %eax, 4)

從系統(tǒng)調(diào)用退出

當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程結(jié)束時(shí)书聚,system_call()函數(shù)從eax獲得返回值唧领,并保存在曾經(jīng)保存用戶態(tài)eax寄存器值的棧單元位置上,用戶態(tài)進(jìn)程將在eax中找到系統(tǒng)調(diào)用的返回碼寺惫。

movl %eax, 24(%esp)

system_call()函數(shù)關(guān)閉本地中斷并檢查當(dāng)前進(jìn)程的thread_info結(jié)構(gòu)中的標(biāo)志疹吃,如果所有的標(biāo)志都沒有被設(shè)置函數(shù)就會(huì)跳轉(zhuǎn)到restore_all標(biāo)記處,恢復(fù)保存在內(nèi)核棧中的寄存器的值西雀,并執(zhí)行iret匯編語言指令以重新開始執(zhí)行用戶態(tài)進(jìn)程。

cli

movl 8(%ebp), %ecx

testw $0xffff, %cx

je restore_all

實(shí)驗(yàn)總結(jié):

Linux內(nèi)核在啟動(dòng)初始化期間會(huì)調(diào)用trap_init()函數(shù)設(shè)置向量128(十六進(jìn)制0x80)對(duì)應(yīng)的內(nèi)核入口點(diǎn)歉摧。當(dāng)初始化完畢后艇肴,程序需要執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí),只需執(zhí)行init 0x80語句叁温,發(fā)生一個(gè)向量128的中斷即可再悼。

系統(tǒng)調(diào)用本質(zhì)上是發(fā)生了一次軟件中斷。

部分資料參考《深入理解Linux內(nèi)核》

aapu原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處《Linux內(nèi)核分析》MOOC課

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末膝但,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市冲九,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌跟束,老刑警劉巖莺奸,帶你破解...
    沈念sama閱讀 216,919評(píng)論 6 502
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場(chǎng)離奇詭異冀宴,居然都是意外死亡灭贷,警方通過查閱死者的電腦和手機(jī),發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 92,567評(píng)論 3 392
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門略贮,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來甚疟,“玉大人仗岖,你說我怎么就攤上這事±姥” “怎么了轧拄?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 163,316評(píng)論 0 353
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長讽膏。 經(jīng)常有香客問我檩电,道長,這世上最難降的妖魔是什么桅打? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,294評(píng)論 1 292
  • 正文 為了忘掉前任是嗜,我火速辦了婚禮,結(jié)果婚禮上挺尾,老公的妹妹穿的比我還像新娘鹅搪。我一直安慰自己,他們只是感情好遭铺,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 67,318評(píng)論 6 390
  • 文/花漫 我一把揭開白布丽柿。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般魂挂。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪甫题。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開封第一講書人閱讀 51,245評(píng)論 1 299
  • 那天涂召,我揣著相機(jī)與錄音坠非,去河邊找鬼。 笑死果正,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛炎码,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播秋泳,決...
    沈念sama閱讀 40,120評(píng)論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼潦闲,長吁一口氣:“原來是場(chǎng)噩夢(mèng)啊……” “哼!你這毒婦竟也來了迫皱?” 一聲冷哼從身側(cè)響起歉闰,我...
    開封第一講書人閱讀 38,964評(píng)論 0 275
  • 序言:老撾萬榮一對(duì)情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎卓起,沒想到半個(gè)月后和敬,有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,376評(píng)論 1 313
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡既绩,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 37,592評(píng)論 2 333
  • 正文 我和宋清朗相戀三年概龄,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片饲握。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 39,764評(píng)論 1 348
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡私杜,死狀恐怖蚕键,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情衰粹,我是刑警寧澤锣光,帶...
    沈念sama閱讀 35,460評(píng)論 5 344
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站铝耻,受9級(jí)特大地震影響誊爹,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜瓢捉,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 41,070評(píng)論 3 327
  • 文/蒙蒙 一频丘、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧泡态,春花似錦搂漠、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,697評(píng)論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至靶壮,卻和暖如春怔毛,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背腾降。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,846評(píng)論 1 269
  • 我被黑心中介騙來泰國打工拣度, 沒想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人螃壤。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 47,819評(píng)論 2 370
  • 正文 我出身青樓蜡娶,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親映穗。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 44,665評(píng)論 2 354

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容