分析system_call中断处理过程

最初版本的MenuOS只支持version和help命令，显然这并不能满足我们的需求。我们现在来为它添加一个fork命令和fork-asm命令，其作用是测试fork的系统调用。

要增加一个命令也并不难，只需要~/LinuxKernel/linux-3.18.6/menu/test.c里的main函数中添加下面一行，然后添加它的实现（需要定义在main函数前面）就可以了。

MenuConfig("fork","Test system call fork",Fork);

最后一个参数Fork是一个函数指针，也就是我们对它的定义：

int Fork(int argc, char *argv[])
{
    pid_t fpid;
    int count = 0;
    fpid = fork();
    printf("Now pid = %d\n", fpid);
    if(fpid < 0)
        printf("Error in fork!");
    else if(fpid == 0){
        printf("I am the child process, my process id is: %d\n", getpid());
        count++;
    }
    else{
        printf("I am the parent process, my process id is: %d\n", getpid());
        count++;
    }
    printf("Now count = %d\n", count);
    return 0;
}

同样的方法，也可以添加ForkAsm函数与命令（在我的上一篇博文《Linux下嵌入汇编代码调用API using fork()》中就有Fork()与ForkAsm()的实现，只要改下函数名就好了）。

现在，我们来通过gdb调试一下我们刚刚添加的命令从调用到运行结束的过程：

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

打开另外一个终端，启动gdb，我们来链接内核并添加断点：

(gdb) file linux-3.18.6/vmlinux # 在gdb界面中targe remote之前加载符号表
(gdb) target remote:1234 # 建立gdb和gdbserver之间的连接,按c让qemu上的Linux继续运行
(gdb) break start_kernel # 断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后
(gdb) break sys_fork     # sys_fork是fork的系统调用入口

现在我们按c让内核启动，启动完成后我们在help里看一看fork和fork-asm有没有被加进去：

可以看到，现在这两个命令应该都可以用了，我们来试一试fork-asm：

可以看到，系统调用sys_fork()时就到了我们设置的断点，我们来继续单步调试：

接下来我们分析一下system_call的具体调用过程，详细代码见/kernel/entry_32.S

这段汇编代码较为复杂，还是来看一下简化版本的吧：

.macro INTERRUPT_RETURN  ; 中断返回
    iret
.endm
.macro SAVE_ALL          ; 保护现场
    ...
.macro RESTORE_INT_REGS
    ...
.endm
 
ENTRY(system_call)
    SAVE_ALL
syscall_call:
    call *sys_call_table(,%eax,4)
    movl %eax, PT_EAX(%esp)  ; store the return value
syscall exit:
    testl $_TIF_ALLWORK_MASK, %ecx # current->work
    jne syscall_exit_work
restore_all:
    RESTORE_INT_REGS
irq_return:
    INTERRUPT_RETURN      ; 到这里就算执行完了
ENDPROC(system_call)
 
syscall_exit_work:
    testl  $_TIF_WORK_SYSCALL_EXIT, %ecx
    jz work_pending
END(syscall_exit_work)
 
work_pending:
    testb $_TIF_NEED_RESCHED, %cl
    jz work_notifysig
work_resched:
    call schedule
    jz restore_all
work_notifysig:
    ...                  ; deal with pending signals
END(work_pending)

画了一个流程图，见笑见笑~