sys_call， fork实现

其实一直都有想知道系统调用，到底是怎么样跑的。最近有想看下linux source code, 太复杂看不懂。所以就从linux 0.11先开始吧。看了某部分之和，有所得有所思就在此记录给自己看看。

以下的内容，是在看code的过程中，产生的疑惑，和解掉疑惑之和的一个记录。当中参考了《linux内核设计的艺术》，《Linux内核0.11(0.95)完全注释   v3.0》。

以fork为例，看看fork最终会如何跑。

int fork(void);

static inline _syscall0(int,fork)
static inline _syscall0(int,pause)

1. _syscall0        (疑惑点1. 记号粘贴操作符##的使用)

#define _syscall0(type,name) \
type name(void) \
{ \
long __res; \
__asm__ volatile ("int $0x80" \
 : "=a" (__res) \
 : "0" (__NR_##name)); \                    
if (__res >= 0) \
 return (type) __res; \
errno = -__res; \
return -1; \
}

static inline _syscall0(int,fork)

2. 展开_syscall0(int,fork)之和来看fork实现。

int fork(void)

{ \
long __res; \
__asm__ volatile ("int $0x80" \
 : "=a" (__res) \
 : "0" (__NR_fork)); \
if (__res >= 0) \
 return (type) __res; \
errno = -__res; \
return -1; \
}

#define __NR_fork 2

3. "int $0x80"是软中断，为系统调用的总接口，这意味着系统调用都会从这里开始。（疑惑点2，c语言中的函数在汇编中函数名会有变化，system_call变为_system_call）

sched_init中会调用set_system_gate(0x80,&system_call);，-routines for the 'fork' system call * (see also system_call.s),

 _sys_call_table(,%eax,4)会根据传入__NR_fork参数定位到sys_fork，可以在system_call.c中找到_sys_fork的实现。

_system_call:
 cmpl $nr_system_calls-1,%eax
 ja bad_sys_call
 push %ds
 push %es
 push %fs
 pushl %edx
 pushl %ecx  # push %ebx,%ecx,%edx as parameters
 pushl %ebx  # to the system call
 movl $0x10,%edx  # set up ds,es to kernel space
 mov %dx,%ds
 mov %dx,%es
 movl $0x17,%edx  # fs points to local data space
 mov %dx,%fs
 call _sys_call_table(,%eax,4)
 pushl %eax
 movl _current,%eax
 cmpl $0,state(%eax)  # state
 jne reschedule
 cmpl $0,counter(%eax)  # counter
 je reschedule
ret_from_sys_call:
 movl _current,%eax  # task[0] cannot have signals
 cmpl _task,%eax
 je 3f
 cmpw $0x0f,CS(%esp)  # was old code segment supervisor ?
 jne 3f
 cmpw $0x17,OLDSS(%esp)  # was stack segment = 0x17 ?
 jne 3f
 movl signal(%eax),%ebx
 movl blocked(%eax),%ecx
 notl %ecx
 andl %ebx,%ecx
 bsfl %ecx,%ecx
 je 3f
 btrl %ecx,%ebx
 movl %ebx,signal(%eax)
 incl %ecx
 pushl %ecx
 call _do_signal
 popl %eax
3: popl %eax
 popl %ebx
 popl %ecx
 popl %edx
 pop %fs
 pop %es
 pop %ds
 iret

fn_ptr sys_call_table[] = { sys_setup, sys_exit, sys_fork, sys_read,
sys_write, sys_open, sys_close, sys_waitpid, sys_creat, sys_link,
sys_unlink, sys_execve, sys_chdir, sys_time, sys_mknod, sys_chmod,
sys_chown, sys_break, sys_stat, sys_lseek, sys_getpid, sys_mount,
sys_umount, sys_setuid, sys_getuid, sys_stime, sys_ptrace, sys_alarm,
sys_fstat, sys_pause, sys_utime, sys_stty, sys_gtty, sys_access,
sys_nice, sys_ftime, sys_sync, sys_kill, sys_rename, sys_mkdir,
sys_rmdir, sys_dup, sys_pipe, sys_times, sys_prof, sys_brk, sys_setgid,
sys_getgid, sys_signal, sys_geteuid, sys_getegid, sys_acct, sys_phys,
sys_lock, sys_ioctl, sys_fcntl, sys_mpx, sys_setpgid, sys_ulimit,
sys_uname, sys_umask, sys_chroot, sys_ustat, sys_dup2, sys_getppid,
sys_getpgrp, sys_setsid, sys_sigaction, sys_sgetmask, sys_ssetmask,
sys_setreuid,sys_setregid };

4. _sys_fork的实现，其中重要的两个函数find_empty_process和copy_process在fork.c中。其余部分主要为汇编的参数传递。

 .align 2
_sys_fork:
 call _find_empty_process
 testl %eax,%eax
 js 1f
 push %gs
 pushl %esi
 pushl %edi
 pushl %ebp
 pushl %eax
 call _copy_process
 addl $20,%esp
1: ret

用于辅助理解的system_call.s的注释，尤其是stack的相关汇编操作需要用到。

 * Stack layout in 'ret_from_system_call':
 *
 *  0(%esp) - %eax
 *  4(%esp) - %ebx
 *  8(%esp) - %ecx
 *  C(%esp) - %edx
 * 10(%esp) - %fs
 * 14(%esp) - %es
 * 18(%esp) - %ds
 * 1C(%esp) - %eip
 * 20(%esp) - %cs
 * 24(%esp) - %eflags
 * 28(%esp) - %oldesp
 * 2C(%esp) - %oldss

看了fork这样的系统调用之和，其他的系统调用大同小异。为了辅助弄懂这个函数的执行过程，还需要继续学习下汇编。当前为了不打断学习，先把整体框架，看完，之和再慢慢补充学习中需要弄清楚的东西。