linux内核分析方法谈(下_2)

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1、方法之四：以功能为中心，各个击破　　从功能上看，整个Linux系统可看作有一下几个部分组成：进程管理机制部分；内存管理机制部分；文件系统部分；硬件驱动部分；系统调用部分等；　　以功能为中心、各个击破，就是指从这五个功能入手，通过源码分析，找出Linux是怎样实现这些功能的。　　在这五个功能部件中，系统调用是用户程序或操作调用核心所提供的功能的接口；也是分析Linux内核源码几个很好的入口点之一。对于那些在dos或Uinx、Linux下有过C编程经验的高手尤其如此。又由于系统调用相对其它功能而言，较为简单，

2、所以，我就以它为例，希望通过对系统调用的分析，能使读者体会到这一方法。　　与系统调用相关的内容主要有：系统调用总控程序，系统调用向量表sys_call_table，以及各系统调用服务程序。下面将对此一一介绍：保护模式下的初始化过程中，设置并初始化idt,共256个入口，服务程序均为ignore_int,该服务程序仅打印“Unknowninterruptn”。（源码参见/Arch/i386/KERNEL/head.S文件；相关内容可参见保护模式下的初始化部分）在系统初始化完成后运行的第一个内核程序start

3、_kernel中，通过调用trap_init函数，把各自陷和中断服务程序的入口地址设置到idt表中；同时，此函数还通过调用函数set_system_gate把系统调用总控程序的入口地址挂在中断0x80上。其中：start_kernel的原型为void__initstart_kernel(void),其源码在文件init/main.c中；trap_init函数的原型为void__inittrap_init(void)，定义在arch/i386/kernel/traps.c中函数set_system_gate

4、同样定义在arch/i386/kernel/traps.c中，调用原型为set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call)；其中，SYSCALL_VECTOR是定义在linux/arch/i386/kernel/irq.h中的一个常量0x80；而system_call即为系统调用总控程序的入口地址；中断总控程序用汇编语言定义在arch/i386/kernel/entry.S中。（其它相关内容可参见中断和中断处理部分）系统调用向量表sys_call_table,是一个含

5、有NR_syscalls=256个单元的数组。它的每个单元存放着一个系统调用服务程序的入口地址。该数组定义在/arch/i386/kernel/entry.S中；而NR_syscalls则是一个等于256的宏，定义在include/linux/sys.h中。各系统调用服务程序则分别定义在各个模块的相应文件中；例如asmlinkageintsys_time(int*tloc)就定义在kerneltime.c中；另外，在kernelsys.c中也有不少服务程序；II、系统调用过程　∥颐侵溃低车饔檬怯没С绦

6、蚧虿僮鞯饔煤诵乃峁┑墓δ艿慕涌冢凰韵低车粲玫墓叹褪谴佑没С绦虻较低衬诤耍缓笥只氐接没С绦虻墓蹋辉贚inux中，此过程大体过程可描述如下：　　系统调用过程示意图：　　整个系统调用进入过程客表示如下：用户程序系统调用总控程序(system_call)各个服务程序　　可见，系统调用的进入课分为“用户程序系统调用总控程序”和“系统调用总控程序各个服务程序”两部分；下边将分别对这两个部分进行详细说明:“用户程序系统调用总控程序”的实现：在前面已经说过，Linux的系统调用使用第0x80号中断向量项作为总的

7、入口，也即，系统调用总控程序的入口地址system_call就挂在中断0x80上。也就是说，只要用户程序执行0x80中断(int0x80)，就可实现“用户程序系统调用总控程序”的进入；事实上，在Linux中，也是这么做的。只是0x80中断的执行语句int0x80被封装在标准C库中，用户程序只需用标准系统调用函数就可以了，而不需要在用户程序中直接写0x80中断的执行语句int0x80。至于中断的进入的详细过程可参见前面的“中断和中断处理”部分。“系统调用总控程序各个服务程序”的实现：在系统调用总控程序中通过

8、语句“call*SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4)”来调用各个服务程序（SYMBOL_NAME是定义在/include/linux/linkage.h中的宏：#defineSYMBOL_NAME_LABEL(X)X），可以忽略）。当系统调用总控程序执行到此语句时，eax中的内容即是相应系统调用的编号,此编号即为相应服务程序在系统调用向量表sys_call_table中的编号（关于系统调用的