FreeBSD 5内核源代码分析之系统调用
假如该进程没有自己的系统调用预备函数，即缺省情况，则根据系统调用是32位还是64位，得到相应的具体系统号，并相应调整指向用户参数的指针。
SYS_syscall对应32位方式，
SYS___syscall对应64位方式。
函数fuword()意为fetch user word，即从用户空间拷贝一个word到内核空间来。其定义在
sys/i386/i386/support.s中，其实现与copyin()类似，我们略过。
此时，具体的系统调用号已经在变量code中了。
代码:
if (p->p_sysent->sv_mask)
code &= p->p_sysent->sv_mask;
对系统调用号做一些调整和限制。
代码:
if ( code >= p->p_sysent->sv_size)
callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
else
callp = &p->p_sysent->sv_table[_code];
得到系统调用的函数入口。
代码:
narg = callp->sy_narg & SYF_ARGMASK;
得到该系统调用的参数个数。
代码:
/*
* copyin and the ktrsyscall()/ktrsysret() code is MP-aware
*/
if (params != NULL && narg != 0)
error = copyin(params, (caddr_t)args,
(u_int)(narg * sizeof(int)));
else
error = 0;
将参数从用户态拷贝到内核态的args中。
代码:
#ifdef KTRACE
if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL))
ktrsyscall(code, narg, args);
#endif
/*
* Try to run the syscall without Giant if the syscall
* is MP safe.
*/
if ((callp->sy_narg & SYF_MPSAFE) == 0)
mtx_lock(&Giant);
假如该系统调用不是MP安全的，则获取全局锁。
代码:
if (error == 0) {
td->td_retval[0] = 0;
td->td_retval[1] = frame.tf_edx;
STOPEVENT(p, S_SCE, narg);
PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCE);
error = (*callp->sy_call)(td, args);
}
调用具体的系统调用。
这里，之所以要间接地使用一个系统调用函数表，是因为模拟其他操作系统的需要。同一个系统调用在不同的操作系统里"系统调用号"是不同的，当运行其他操作系统的应用程序时，因为其编译结果是用其他操作系统的"系统调用号"，此时需要转换到相应的FreeBSD的"系统调用号"上来，使用系统调用函数表就可以方便地作到这一点。
代码:
switch (error) {
case 0:
frame.tf_eax = td->td_retval[0];
frame.tf_edx = td->td_retval[1];
frame.tf_eflags &= ~PSL_C;
break;
Great，调用成功，设置返回值，并清除carry bit，用户态的libc要根据carry bit 判定系统调用是否成功。
代码:
case ERESTART:
/*
* Reconstruct pc, assuming lcall $X,y is 7 bytes,
* int 0x80 is 2 bytes. We saved this in tf_err.
*/
frame.tf_eip -= frame.tf_err;
break;
系统调用返回ERESTART，内核要尝试重新执行系统调用，因此需要将返回用户空间后的%eip后退，具体后退几个字节，跟系统调用的进入方式有关，假如是通过int 0x80进入的，由于int 0x80指令的长度为两个字节，因此回退2字节，假如是通过lcall $X,y方式进入内核的，由于lcall $X,y指令的长度为7个字节，因此回退7字节。具体几个字节，在刚进入时已经压到堆栈上了(前述pushl $2即是)。
代码:
case EJUSTRETURN:
break;
default:
if (p->p_sysent->sv_errsize) {
if (error >= p->p_sysent->sv_errsize)
error = -1; /* XXX */
else
error = p->p_sysent->sv_errtbl[error];
}
frame.tf_eax = error;
frame.tf_eflags |= PSL_C;
break;
}
假如系统调用返回其他错误的话，则在进程的一个错误对应表中转换错误号。并设置carry bit，以便libc知道。
代码:
/*
* Release Giant if we previously set it.
*/
if ((callp->sy_narg & SYF_MPSAFE) == 0)
mtx_unlock(&Giant);
释放全局锁。
代码:
/*
* Traced syscall.
*/
if ((orig_tf_eflags & PSL_T) && !(orig_tf_eflags & PSL_VM)) {
frame.tf_eflags &= ~PSL_T;
trapsignal(td, SIGTRAP, 0);
}
处理Traced系统调用。
代码:
/*
* Handle reschedule and other end-of-syscall issues
*/
userret(td, &frame, sticks);
做一些调度处理等，后面另分析。
代码:
#ifdef KTRACE
if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET))
ktrsysret(code, error, td->td_retval[0]);
#endif
/*
* This works because errno is findable through the
* register set. If we ever support an emulation where this
* is not the case, this code will need to be revisited.
*/
STOPEVENT(p, S_SCX, code);
PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCX);
#ifdef DIAGNOSTIC
cred_free_thread(td);
#endif
W99vNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "System call %s returning",
(code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[_code] : "???");
mtx_assert(&sched_lock, MA_NOTOWNED);
mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
}
4, userret()函数
-----------------
简要地看一下userret()函数。
代码:
/*
* Define the code needed before returning to user mode, for
* trap and syscall.
*
* MPSAFE
*/
void
userret(td, frame, oticks)
struct thread *td;
struct trapframe *frame;
u_int oticks;
{
struct proc *p = td->td_proc;
CTR3(KTR_SYSC, "userret: thread %p (pid %d, %s)", td, p->p_pid,
p->p_comm);
#ifdef INVARIANTS
/* Check that we called signotify() enough. */
PROC_LOCK(p);
mtx_lock_spin(&sched_lock);
if (SIGPENDING(td) && ((td->td_flags & TDF_NEEDSIGCHK) == 0 ||
(td->td_flags & TDF_ASTPENDING) == 0))
printf("failed to set signal flags properly for ast()\n");
mtx_unlock_spin(&sched_lock);
PROC_UNLOCK(p);
#endif
/*
* Let the scheduler adjust our priority etc.
*/
sched_userret(td);
调度器处理。
代码:
/*
* We need to check to see if we have to exit or wait due to a
* single threading requirement or some other STOP condition.
* Don't bother doing all the work if the stop bits are not set
* at this time.. If we miss it, we miss it.. no big deal.
*/
if (P_SHOULDSTOP(p)) {
PROC_LOCK(p);
thread_suspend_check(0); /* Can suspend or kill */
PROC_UNLOCK(p);
}
是否需要停住？系统的某些时候只答应单个线程运行。
代码:
/*
* Do special thread processing, e.g. upcall tweaking and such.
*/
if (p->p_flag & P_SA) {
thread_userret(td, frame);
}
又是scheduler activation的东西，通知用户态的thread manager。
(FIXME)
代码:
/*
* Charge system time if profiling.
*/
if (p->p_flag & P_PROFIL) {
quad_t ticks;
mtx_lock_spin(&sched_lock);
ticks = td->td_sticks - oticks;
mtx_unlock_spin(&sched_lock);
addupc_task(td, TRAPF_PC(frame), (u_int)ticks * psratio);
}
}
最后是profiling的东西。
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