move_to_user_mode();//创建0号进程,开始进入0号进程,切换到特权级3运行 if (!fork()) {init();}//创建1号进程跟踪代码: #define move_to_user_mode() \ __asm__ ("movl %%esp,%%eax\n\t" \//将esp寄存器的内容存入eax中 "pushl $0x17\n\t" \//压入0号任务的数据段选择符 "pushl %%eax\n\t" \//压入堆栈指针 "pushfl\n\t" \//压入标志寄存器 "pushl $0x0f\n\t" \//压入0号任务的代码段选择符 "pushl $1f\n\t" \//压入EIP,即切换到0号任务后CPU运行的位置 "iret\n" \//中断返回指令 "1:\tmovl $0x17,%%eax\n\t" \//由于发生了切换,需要更改各段寄存器 "movw %%ax,%%ds\n\t" \//更改段寄存器ds "movw %%ax,%%es\n\t" \//更改段寄存器es "movw %%ax,%%fs\n\t" \//更改段寄存器fs "movw %%ax,%%gs" \//更改段寄存器gs :::"ax")分析如下,注释已经很清楚: 代码为嵌入汇编语句的C程序,::”ax”表示的是输出为空,输入为空,在这个宏定义的执行过程中可以发生改变的是ax寄存器,这属于GNU的gas语法,不作解释 0x17与0x0f的真实意义,跟踪查看前先写成二进制形式 0x17=0000 0000 0001 0111 0x0f=0000 0000 0000 1111 0x17与0x0f的后三们均是111,段选择子的后三位分别表示RPL以及TI,因此后三位即表示请示特权级为3,描述符在LDT中,故0x17与0x0f分别表示LDT中的第二项与第一项,即然是LDT表,在使用之前肯定要进行初始化,帮初始化代码肯定在move_to_user_mode之前,跟踪分析可以发现在sched_init中,源码如下: void sched_init(void) { int i; //desc_struct表示是描述符表类型typedef struct desc_struct{a,b}desc_table[256]; struct desc_struct * p; if (sizeof(struct sigaction) != 16) panic("Struct sigaction MUST be 16 bytes"); //这里开始是关键部分,gdt是全局描述符表的基地址 //FIRST_TSS_ENTRY与FIRST_LDT_ENTRY分别是4,5即全局描述符表中的第4项 //与第五项代表的是第一个任务,对其进行设置 //查看static union task_union init_task = {INIT_TASK,};可以看到INIT_TASK可以看到//INIT_TASK是个宏定义,即下面的注释 set_tss_desc(gdt+FIRST_TSS_ENTRY,&(init_task.task.tss)); set_ldt_desc(gdt+FIRST_LDT_ENTRY,&(init_task.task.ldt)); //p指向GDT表中0号任务的下一个位置,即GDT表中第6项 p = gdt+2+FIRST_TSS_ENTRY; //NR_TASKS是Linux 0.11中最多支持的进程数64个 for(i=1;i<NR_TASKS;i++) { task[i] = NULL; //重复两次是因为每个进程对应一个LDT与一个TSS p->a=p->b=0; p++; p->a=p->b=0; p++; } //将标志寄存器的NT位禁止 __asm__("pushfl ; andl $0xffffbfff,(%esp) ; popfl"); //#define ltr(n) __asm__("ltr %%ax"::"a" (_TSS(n)))这是宏定义,很显然吧 //加载当前的任务寄存器与ldtr寄存器 ltr(0); //#define lldt(n) __asm__("lldt %%ax"::"a" (_LDT(n))) lldt(0); //定时器8253的初始化 outb_p(0x36,0x43); /* binary, mode 3, LSB/MSB, ch 0 */ //#define LATCH (1193180/HZ),用此设置后时钟中断为每10ms一次 outb_p(LATCH & 0xff , 0x40); /* LSB */ outb(LATCH >> 8 , 0x40); /* MSB */ //后面是设置定时器的中断以及打开定时器 set_intr_gate(0x20,&timer_interrupt); outb(inb_p(0x21)&~0x01,0x21); set_system_gate(0x80,&system_call); //备注: //定时器有三个锁存器,他们各有其则,锁存器0用于维护系统时钟,地址为0x40 //锁存器1用于周期性的向DMA发送数据信号,供存储器刷新用,地址为0x41 //锁存器2用于扬声器发出声音,地址为0x42,因此这里向0x40设定值 }INIT_TASK宏定义,其实就是0号任务,看起来比较混乱,其实就是初始化task_struct结构体 #define INIT_TASK \ //0表示可运行的,15表示运行时间片,15表示运行优化级 /* state etc */ { 0,15,15, \ //0表示没有信号,{{}}信号处理句柄设为0,0表示不屏蔽信号 /* signals */ 0,{{},},0, \//初始化信号设置 //将exit_code以及start_code,end_code,end_data,brk,start_stack均设为0 /* ec,brk... */ 0,0,0,0,0,0, \ //0表示进程号,-1表示父进程,后面三个0表示,pgrp,session,leader /* pid etc.. */ 0,-1,0,0,0, \ //设置进程的这6个成员unsigned short uid,euid,suid; unsigned short gid,egid,sgid; /* uid etc */ 0,0,0,0,0,0, \ //设置进程的报警定时器以及5个时间函数 /* alarm */ 0,0,0,0,0,0, \ //表明该进程未使用协处理器 /* math */ 0, \ /* fs info */ -1,0022,NULL,NULL,NULL,0, \ /* filp */ {NULL,}, \ //这里就是很关键的一部份,表始初始化一个局部LDT表,即第一个任务的 { \ {0,0}, \ /* ldt */ {0x9f,0xc0fa00}, \ {0x9f,0xc0f200}, \ }, \ //第一个任务的任务状态表,跟踪struct tss_struct可以知道其详细意义 /*tss*/ {0,PAGE_SIZE+(long)&init_task,0x10,0,0,0,0,(long)&pg_dir,\ ,0,0,0,0,0,0,0, \ ,0,0x17,0x17,0x17,0x17,0x17,0x17, \ _LDT(0),0x80000000, \ {} \ }, \ }到这了,也差不多了,额外的部份再看看第一个任务的LDT表与TSS表,由上面可知0号任务的LDT的代码段与数据段分别为{0x9f,0xc0fa00}与{0x9f,0xc0f200},根据保护模式下的定义,可以代码段的段基址为0,段限长为640KB,段属性为存在于内存中、特权级为3,代码段,同理分析得数据段的段基址为0,段限长为640KB,段属性为存在于内存中,特权级为3,数据段 第一个任务的状态表,提一下吧 struct tss_struct { long back_link; /* 16 high bits zero */ long esp0; long ss0; /* 16 high bits zero */ long esp1; long ss1; /* 16 high bits zero */ long esp2; long ss2; /* 16 high bits zero */ long cr3; long eip; long eflags; long eax,ecx,edx,ebx; long esp; long ebp; long esi; long edi; long es; /* 16 high bits zero */ long cs; /* 16 high bits zero */ long ss; /* 16 high bits zero */ long ds; /* 16 high bits zero */ long fs; /* 16 high bits zero */ long gs; /* 16 high bits zero */ long ldt; /* 16 high bits zero */ long trace_bitmap; /* bits: trace 0, bitmap 16-31 */ struct i387_struct i387; };根据这个表可以看到的是任务0的内核态堆栈指针esp0=PAGE_SIZE+(long)&init_task,即第一个PCB块(task_struct)的顶部空间,PAGE_SIZE=4k,ss0=0x10,0x10查一下head.s你就会发现是gdt的第一个描述符,即内核代码段,后面还有几个是对数据段寄存器的定义以及ldt的定义 转载请保留固定链接: https://linuxeye.com/Linux/1827.html |