Главная » Ядро Linux » Обработка системных вызовов

0

Приложения пользователя не  могут  непосредственно выполнять код  ядра.  Они не  могут  просто  вызвать  функцию,  которая существует в пространстве ядра, так  как ядро  находится в  защищенной области памяти. Если  программы смогут  непосредственно читать  и  писать   в адресное пространство ядра,  то  безопасность системы "вылетит в трубу".

Пользовательские программы должны каким-либо  образом сигнализировать ядру о том, что  им  необходимо выполнить системный вызов  и что  система должна  переключиться в  режим  ядра, где  системный вызов  должен  быть  выполнен с помощью ядра, работающего от имени приложения.

Таким механизмом,  который может  подать  сигнал ядру,  является программное прерывание:  создается исключительная  ситуация  (exception)  и  система переключается  в  режим   ядра  для  выполнения  обработчика этой  исключительной ситуации. Обработчик исключительной ситуации в данном случае  и является обработчиком системного вызова  (system  call  handler). Для  аппаратной платформы х8б это  программное  прерывание  определено как  машинная инструкция in t    $0x80.  Она  приводит в  действие механизм переключения в режим  ядра  и  выполнение вектора исключительной ситуации с  номером  128, который является обработчиком системных вызовов.  Обработчик системных вызовов—  это  функция с  очень  подходящим именем system_cal l () . Данная функция зависима от  аппаратной платформы и  определена в файле  entry.S 6 . В новых  процессорах появилась такая  новая  функция, как  sysenter. Эта  функция обеспечивает более  быстрый и  специализированный  способ входа  в ядро  для  выполнения системного вызова, чем  использование инструкции программного  прерывания — int . Поддержка такой  функции была  быстро  добавлена в ядро. Независимо от того, каким образом выполняется системный вызов, основным является  то, что  пространство  пользователя вызывает исключительную ситуацию,  или прерывание, чтобы  вызвать  переход  в ядро.

Определение необходимого системного вызова

Простой переход  в пространство ядра  сам  по  себе  не  является достаточным, потому  что  существует много   системных  вызовов,  каждый  из  которых осуществляет переход  в  режим   ядра  одинаковым образом. Поэтому ядру  должен  передаваться номер  системного вызова.

6 Большаячасть дальнейшего описания процесса обработки системных вызовов  базируется на  версии  для  аппаратной платформы x86. Но  не  стоит  волноваться, для  других аппаратных платформ это выполняется аналогичным образом.

Для аппаратной платформы х86 номер  системного вызова  сохраняется в регистре процессора еах перед  тем, как  вызывается программное прерывание. Обработчик системных вызовов после  этого  считывает это значение из регистра  еах. Для других аппаратных платформ выполняется нечто  аналогичное.

Функция  system_call( )  проверяет правильность переданного номера  системного вызова  путем  сравнения его со значением постоянной  NR_syscalls. Если  значение  номера  больше  или  равно  значению NR_syscalls, то функция возвращает значение  -ENOSYS. В противном случае вызывается соответствующий системный вызов следующим образом:

call *sys_call_table(,%eax,4)

Так как каждый  элемент таблицы системных вызовов имеет длину 32 бит (4 байт), то ядро умножает  данный номер  системного вызова  на 4 для получения нужной позиции в таблице  системных вызовов (рис. 5.2).

Вызов функции

read()

Оболочка функции

read()

Вызов функции

system_call()

Вызов функции

sys_read()

Приложение            Оболочка функции read () в библиотеке С

Обработчик Системных вызовов

Функция

sys_read()

Пространство пользователя

Пространство ядра

Рис.  5.2.  Запуск  обработчика системных вызовов и  выполнение системного вызова

Передача параметров

В дополнение к номеру  вызова, большинство системных вызовов требует  передачи  им  одного  или  нескольких параметров. Во время  перехвата  исключительной ситуации пространство пользователя должно  каким-либо образом передать  ядру эти параметры. Самый простой способ  осуществить такую  передачу — это  сделать  по аналогии с передачей номера  системной функции: параметры хранятся в регистрах процессора. Для  аппаратной платформы х86 регистры ebx, ecx, edx, esi , ed i содержат соответственно первые  пять аргументов. В случае  редких  ситуаций с шестью или  более  аргументами, используется один  регистр, который содержит указатель  на память  пространства пользователя, где хранятся все параметры.

Возвращаемое значение также  передается в пространство пользователя через  регистр.  Для аппаратной платформа х86 оно хранится в регистре  еах.

Источник: Лав,  Роберт. Разработка ядра  Linux, 2-е  издание. : Пер.  с англ.  — М.  : ООО  «И.Д.  Вильяме» 2006. — 448 с. : ил. — Парал. тит. англ.

По теме:

  • Комментарии