linux中断的那些事

源码在线查看网站：https://lxr.missinglinkelectronics.com/

• 中断都有哪些：

1. 硬件的中断响应 ---->内核驱动中的中断
2. 系统调用的函数响应 （sys call）----->系统调用
3. 自定义中断 ---->软件的软中断模式
4. 信号中断（kill -signalnum） ---->信号和进程有很大的关系 了解信号的使用，创建等
5. 系统的异常和错误 —> 系统的异常获取 了解系统异常的作用

• Linux的中断机制

1. 硬件中断

   由主机的8259A类似的硬件中断控制芯片发出的中断

   ARM中断控制器发出的中断

2. 软件中断 （也叫异常或者错误）

   1. CPU自行保留的中断
   2. 系统调用异常

• 中断的代码结构

  ​ 硬件中断处理：asm.s trap.c

  ​ 软件中断处理：system_call.s fork.c signal.c exit.c sys.c

  ​ .s文件处理 中断钱的入栈处理过程，中断后的恢复过程

  ​ .c文件处理 中断执行过程

• 通用中断工作流程

  1. 做CPU工作模式的转化（设置寄存器）
  2. 进行寄存器的拷贝和压栈（每一种模式都有自己的副本寄存器和通用寄存器，快中断和慢中断的根本区别就是快中断的副本寄存器比较多，通用寄存器比较少）
  3. 设置中断异常向量表，在中断异常向量表中找
  4. 保存正常运行的函数的返回值
  5. 跳转到对应的中断服务函数上运行
  6. 进行模式的复原以及寄存器的复原
  7. 跳转回正常工作的函数的地址，继续运行

• Linux中中断的工作流程

  1. 将所有的寄存器值入栈 现场保护

     8086: SS EFLAGS ESP CS EIP (错误码)

     ARM: r0-r15

  2. 将异常码入栈

  > 异常码 可以对应中断号
  

  3. 将当前函数的返回值进行入栈（为了在中断执行后能够找到在哪中断的，能够复原）

  4. 调用对应的中断服务函数进行执行

  5. 出栈函数返回值

  6. 返回所有入栈的寄存器值

     *.s文件 处理1 2 3 5 6步骤 *.c文件 处理4步骤

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• 代码分析 asm.s

  • 这个汇编文件完成以下动作：
    1. 压入中断处理C函数的地址，跳转到no_error_code汇编或者跳转到error_code汇编
    2. 进行压栈->执行中断函数->出栈恢复

  pushl 入栈

  popl 出栈

  xchgl %eax，（%esp） 将eax 和esp中的值进行交换，主要用于把中断处理函数调用的C函数的入口地址传给eax

  lea 44(%esp)，%edx 将esp中的值+44传给edx 在这个文件中即eip的值

  asm.s栈的内存分布图：

  • 高地址（一行WORD 32位，4字节）

    SS地址

    ESP的值

    EFLAGS

    CS

    EIP

    有出错码就压栈，无出错码就不做

    EIP(函数的返回值寄存器值)

    中断处理函数的调用C函数的入口地址 （EAX）

    --------开始处理no_error_code汇编-----------

    EBX

    ECX

    EDX

    EDI

    ESI

    EBP

    DS

    ES

    FS

    ERROR_CODE

    ESP(中断的返回地址) 压入EIP的值，压入前esp在ERROR_CODE这个位置+44对应之前压入的EIP位置

  • 低地址

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  ESP[2] = esp+4*2

  ESP[1] = esp+4*1

  ESP[0] = esp+4*0

• trap.c中放的是中断处理C函数，最后是trap_init函数

• trap_init 异常向量初始化函数主要有2个函数组成，都是宏定义，往idt中断描述表中进行设置

  set_trap_gate：权限等级为3，只能由用户程序调用

  set_system_gate：权限等级为0，可以由用户和系统进行调用

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• 代码分析 system_call.s

  把所有的系统调用C函数放到一个统一的sys_call_table数组中

  system_call调用的是一个函数操作码