105 中断、异常及系统调用

sys_call_table为系统调用表, sys_call_table为系统调用表,该表保 为系统调用表 存的是各个系统调用的入口地址, 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: 了系统调用表的最前面三项:
ENTRY(sys_call_table) SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)/*第 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)/*第0号 */ .long SYMBOL_NAME(sys_exit) .long SYMBOL_NAME(sys_fork)
2.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 支持多种中断控制器, 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. 是根据它们的共性抽象出来的一致接口.
struct hw_interrupt_type { typename; const char * typename; irq); unsigned int (*startup)(unsigned int irq); void (*shutdown)(unsigned int irq); irq); irq); void (*enable)(unsigned int irq); irq); void (*disable)(unsigned int irq); irq); void (*ack)(unsigned int irq); irq); void (*end)(unsigned int irq); void (*set_affinity)(unsigned int irq, mask); unsigned long mask); };
大多数异常处理函数的过程是 大多数异常处理函数的过程是: 大多数异常处理函数的过程是
硬件错误码和异常向量号存入当前进程. (1) 硬件错误码和异常向量号存入当前进程 . 发出一个相应的信号给当前进程. (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. 非上述情况的例子:页面异常.
current; struct task_struct *tsk = current; 当 tsk->thread. tsk->thread.error_code /*error_code =
movl int $2, %eax $0x80
系统在初始化设置了0 80 号异常的处理 系统在初始化设置了 0x80号异常的处理 函数为sys_call( 函数为 sys_call( ) , 该函数执行下面一条 语句: 语句:
*SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4 call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4)
从 而 fork ( ) 函 数 对 应 的 系 统 调 用 为 sys_fork( 该函数又调用do_fork( sys_fork ( ) , 该函数又调用 do_fork( ) 完成具 体的工作. 体的工作.
10. 10.5.4 中断上半部分的处理 1.中断控制器
每个硬件设备控制器都能通过中断请求线发 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 IRQ) 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 所有设备的中断请求线又连到中断控制器的 输入端. 输入端. 在x86单CPU的机器上采用两个8259A芯片作为 的机器上采用两个8259 在 86单CPU的机器上采用ห้องสมุดไป่ตู้个8259A 中断控制器,一主一从. 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 8259A 有中断信号输入, 被屏蔽时, 8259A CPU发出 INT信号 发出INT 信号, 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是处于允许中断状况 中断.这时如果 CPU是处于允许中断状况, CPU 就会发信号给8259 进入中断响应周期. 8259A 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 在对8259 芯片的初始化过程中, 8259A IDT表中的向量号为 32. 在IDT表中的向量号为n +32. 因为中断请求线的数目有限 ,所以几个设备 因为中断请求线的数目有限, 共享一根线是有必要的. 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, 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. 确定究竟是哪一个设备发出了中断请求.
对于8259A芯片来讲,它的具体成员如下: 对于8259A芯片来讲,它的具体成员如下: 8259
8259A_irq_type static struct hw_interrupt_type i8259A_irq_type = { "XT"XT-PIC", startup_8259 8259A_irq, startup_8259A_irq, shutdown_8259 8259A_irq, shutdown_8259A_irq, enable_8259 8259A_irq, enable_8259A_irq, disable_8259 8259A_irq, disable_8259A_irq, mask_and_ack_8259 8259A, mask_and_ack_8259A, end_8259 8259A_irq, end_8259A_irq, NULL }; hw_irq_controller; typedef struct hw_interrupt_type hw_irq_controller;
irq_desc_t结构用来描述中断源, irq_desc_t结构用来描述中断源,数组 结构用来描述中断源 描述所有的中断源. irq_desc[ ]描述所有的中断源.
typedef struct { status; unsigned int status; /* IRQ 状态 */
*handler; hw_irq_controller *handler; /* 该 中 断所 属 的 中断 控 制器* 制器*/ *action; struct irqaction *action; depth; unsigned int depth; lock; spinlock_t lock; irq_desc_t; } ____cacheline_aligned irq_desc_t; irq_desc_t [NR_IRQS]; irq_desc [NR_IRQS];
10. 10.5.2 异常的处理函数 异常处理的一般流程如下 异常处理的一般流程如下: 异常处理的一般流程如下 保存大多数寄存器的值到核心模式栈上. (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. 调用相应的处理函数. 跳转到ret_from_exception 标号处退出. ret_from_exception标号处退出 (3) 跳转到 ret_from_exception 标号处退出 .
10. 10.5
内容: 内容:
中断, 中断,异常及系统调用
中断/异常的基本知识; 中断/异常的基本知识; 异常的处理; 异常的处理; 系统调用; 系统调用; 中断的处理; 中断的处理; 软中断. 软中断.
10. 中断/ 10.5.1 中断/异常的基本知识
异常:由CPU产生 产生, 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, 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.另一种情况是使用int指令, int指令 溢出及页面异常等.另一种情况是使用int指令, Linux使用该指令来实现系统调用 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, 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, 些硬件设备产生,可以在指令执行的任意时刻产 生.
间时,将会检查进程是否有信号等待处理. 间时 , 将会检查进程是否有信号等待处理 . 如果有, 如果有 , 则看进程是否有自己的信号处理 函数,有则调用它, 函数 , 有则调用它 , 否则采用内核对信号 的默认处理, 的默认处理,一般是将该进程杀死.
10. 10.5.3 系统调用 用户程序通过系统调用切换到核心态, 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: 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. 使编程更加容易. 有利于系统安全. 有利于系统安全. 接口统一有利于移植. 接口统一有利于移植. 系统调用的执行过程: fork( 为例, libc库相应的实现 以 fork ( ) 为例 , 在 libc 库相应的实现 有如下的语句: 有如下的语句: int $0x80 指令是所有系统调用的统一入 fork( 系统调用的编号为2 口,fork()系统调用的编号为2.
/*current 为 前进程*/ 前进程* error_code; error_code; 为硬件错误码
*/ tsk->thread. trapnr; trapnr为异常 tsk->thread.trap_no = trapnr; /* trapnr为异常 向量号* 向量号*/ if (info) tsk); force_sig_info(signr, info, tsk); else 从 ret_from_exception 处返回用户空 ret_from_exception处返回用户空 tsk); force_sig(signr, tsk);
中断向量表IDT: 中断向量表IDT: IDT IDT是中断/异常处理在内核的入口.IDT表 IDT是中断 IDT是中断/异常处理在内核的入口.IDT表 项还记录了一些其他信息用以安全检查. 项还记录了一些其他信息用以安全检查. IDT在系统初始化时创建. IDT在系统初始化时创建 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 每个中断/ 每个中断 异常都有一个向量号, 255之间 该值是中断/异常在IDT 之间, IDT中的 在0～255之间,该值是中断/异常在IDT中的 索引. 索引. 每个中断/异常均有其相应的处理函数,中 每个中断/ 每个中断 异常均有其相应的处理函数, 异常在使用前必须在IDT中注册信息, IDT中注册信息 断/异常在使用前必须在IDT中注册信息,以 保证发生中断/ 保证发生中断 / 异常时能找到相应的处理函 数.