Linux操作系统-中断、异常及系统调用

《Linux操作系统-中断、异常及系统调用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、10.5中断、异常及系统调用内容中断/异常的基本知识异常的处理系统调用中断的处理软中断10.5.1中断/异常的基本知识异常由CPU产生，同步中断产生的通常情况是执行指令却遇上异常情况，常见的异常有除零、溢出及页面异常等。另一种情况种是使用int指令，Linux使用该指令来实现系统调用。中断分为可屏蔽的和不可屏蔽的两类，由一些硬件设备产生,可以在指令执行的任意时刻产生中断/异常的发生都将导致核心态代码的运行中断即可能发生在用户态，也可能发生在核心态，并且中断的嵌套发生往往是允许的。异常大部分发生在用户态，但是页面异常可能发生在核心态。异常也最多可能两层嵌套，绝大多数情况是只有一级异常异常的处理过

2、程中可能产生中断,反之则不可能中断向量表IDTIDT是中断/异常处理在内核的入口。IDT表项还记录了一些其它信息用以安全检查。IDT在系统初始化时创建。每个中断/异常都有一个向量号，该号的值在0－255之间，该值是中断/异常在IDT中的索引。每个中断/异常均有其相应的处理函数，中断/异常在使用前必须在IDT中注册信息以保证发生中断/异常时能找到相应的处理函数。IDT中向量号的使用情况如下：0－31异常与非屏蔽中断使用。32－47可屏蔽中断使用32至47128（0x80）实现系统调用。其余未使用保存现场发生异常时在核心栈的程序计数器eip的值取决于具体情况。一般情况下eip保存的下一条指令的地址

3、，但对于页面异常，保存的产生异常的这条指令的地址而不是下一条指令的地址10.5.2异常的处理函数异常处理的一般流程如下：（1）保存大多数寄存器的值到核心模式栈上。（2）调用相应的处理函数。（3）跳转到ret_from_exception标号处退出。大多数异常处理函数的过程是：（1）硬件错误码和异常向量号存入当前进程。（2）发出一个相应的信号给当前进程非上述情况的例子：页面异常structtask_struct*tsk=current;/*current为当前进程*/tsk->thread.error_code=error_code;/*error_code为硬件错误码*/tsk->thread

4、.trap_no=trapnr;/*trapnr为异常向量号*/if(info)force_sig_info(signr,info,tsk);elseforce_sig(signr,tsk);从ret_from_exception处返回用户空间时，将会检查进程是否有信号等待处理。如果有，则看进程是否有自己的信号处理函数，有则调用它，否则采用内核对信号的缺省处理，一般是将该进程杀死。10.5.3系统调用用户程序通过系统调用切换到核心态从而可以访问相应的资源。这样做的好处是：使编程更加容易。有利于系统安全。接口统一有利于移植。系统调用的执行过程。以fork（）为例，在libc库相应的实现有如下的语

5、句：movl$2,%eaxint$0x80int$0x80指令是所有系统调用的统一入口，fork（）系统调用的编号为2。系统在初始化设置了0x80号异常的处理函数为sys_call()，该函数执行下面一条语句：call*SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4)sys_call_table为系统调用表，该表保存的是各个系统调用的入口地址，下面列出了系统调用表的最前面三项：ENTRY(sys_call_table).longSYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)/*第0号*/.longSYMBOL_NAME(sys_exit).longSYMBOL_

6、NAME(sys_fork)从而fork（）函数对应的系统调用为sys_fork（），该函数又调用do_fork()完成具体的工作10.5.4中断上半部分的处理一、中断控制器每个硬件设备控制器都能通过中断请求线发出中断请求（简称IRQ）所有设备的中断请求线又连到中断控制器的输入端。在x86单CPU的机器上采用两个8259A芯片作为中断控制器，一主一从。当8259A有中断信号输入同时中断信号不被屏蔽时，主8259A向CPU发出INT信号，请求中断。这时如果CPU是处于允许中断状况，CPU就会发信号给8259A进入中断响应周期。在对8259A芯片的初始化过程中，第n号中断在IDT表中的向量号为n+

7、32因为中断请求线的数目有限，所以几个设备共享一根线是有必要的。当这根输入线有中断请求时，处理程序需要依次查询这些设备，以确定究竟是哪一个设备发出了中断请求。二、管理中断的数据结构hw_interrupt_type结构描述中断控制器，Linux支持多种中断控制器，hw_interrupt_type是根据它们的共性抽象出来的一致接口structhw_interrupt_type{constchar*