嵌入式汇编+系统调用

init进程调用的init函数

1、setup((void*)&drive_info);

a.setup函数用的是main.c中Line 25的inline _syscall1(int,setup,void *,BIOS),_syscall1()函数调用来自于include/unistd.h中的Line 146

1	#define _syscall1(type,name,atype,a) \
2	type name(atype a) \
3	{ \
4	long __res; \
5	__asm__ volatile ("int $0x80" \
6	: "=a" (__res) \
7	: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(a))); \
8	if (__res >= 0) \
9	return (type) __res; \
10	errno = -__res; \
11	return -1; \
12	}

根据define规则进行替换

1	int setup(void* BIOS) \
2	{ \
3	long __res; \
4	__asm__ volatile ("int $0x80" \
5	: "=a" (__res) \
6	: "0" (__NR_##setup),"b" ((long)(BIOS))); \
7	if (__res >= 0) \
8	return (int) __res; \
9	errno = -__res; \
10	return -1; \
11	}

b.drive_info

定义：struct drive_info { char dummy[32]; } drive_info;//drive_info结构其实就是个32位的数组而已

#define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080)//定义DRIVE_INFO为0x90080开始的32位的数据。而在setup.s中已经定义好从0x90080开始存放BIOS两个硬盘的参数表，0x90080处存放第一个硬盘的表，0x90090处存放第二个硬盘的表。(表的长度是16位)

drive_info = DRIVE_INFO;

因此，setup((void*)&drive_info)的作用就是读取硬盘参数包括分区表信息并加载虚拟盘(若存在的话)和安装根文件系统设备。

2、(void) open (“/dev/tty0”,O_RDWR,0)

open函数的定义：

1	int open(const char * filename, int flag, ...)
2	{
3	register int res;
4	va_list arg;
5
6	va_start(arg,flag);
7	__asm__("int $0x80"
8	:"=a" (res)
9	:"0" (__NR_open),"b" (filename),"c" (flag),
10	"d" (va_arg(arg,int)));
11	if (res>=0)
12	return res;
13	errno = -res;
14	return -1;
15	}
16

功能就是打开设备或者文件。多解释一下他的使用吧

int open(const char* pathname,int flags,mode_t mode);

函数说明：

pathname：字符串，指向欲打开的文件或者设备字符串

flags：下列参数flags所能使用的标识

O_RDONLY 以只读方式打开文件
O_WRONLY 以只写方式打开文件
O_RDWR 以可读写方式打开文件。上述三种旗标是互斥的，也就是不可同时使用，但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合。
O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件。
O_EXCL 如果O_CREAT 也被设置，此指令会去检查文件是否存在。文件若不存在则建立该文件，否则将导致打开文件错误。此外，若O_CREAT与O_EXCL同时设置，并且欲打开的文件为符号连接，则会打开文件失败。
O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时，则不会将该终端机当成进程控制终端机。
O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时，此旗标会令文件长度清为0，而原来存于该文件的资料也会消失。
O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动，也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。
O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件，也就是无论有无数据读取或等待，都会立即返回进程之中。
O_NDELAY 同O_NONBLOCK。
O_SYNC 以同步的方式打开文件。
O_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接，则会令打开文件失败。
O_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录，则会令打开文件失败。

mode_t：仅在创建新文件时使用，用于指定文件的访问权限。因此如果flags没有O_CREAT参数，则第三个参数不起作用，若此时要打开的文件不存在则会报错。

typedef unsigned short mode_t；

使用的规则跟Linux中的一样：

r 4 可读

w 2 可写

x 1 可执行

3、(void) dup(0);

定义：

_syscall1(int,dup,int,fd)展开就可以了int dup(int fd)

由于上一句(void) open(“/dev/tty0”,O_RDWR,0)是第一次打开文件的操作，因此他产生的文件句柄号(文件描述符)肯定是0.然后dup函数的功能就是复制句柄，用于打开不同的标准输出设备。

4、进程2的创建

1	if (!(pid=fork())) {
2	close(0);
3	if (open("/etc/rc",O_RDONLY,0))
4	_exit(1);
5	execve("/bin/sh",argv_rc,envp_rc);
6	_exit(2);
7	}

创建进程2，对于新创建的子进程，fork函数将会返回0值，因此子进程创建成功后，会进入这个if判断中执行。

进程2首先关闭句柄0( (void) open (“/dev/tty0”,O_RDWR,0))。然后以只读的方式打开/etc/rc文件。而对于_exit函数：

volatile void _exit(int exit_code)
{
    __asm__("int $0x80"::"a" (__NR_exit),"b" (exit_code));
}

sys_exit是一个只带一个参数exitcode的函数，该参数就是系统退出（sys_exit）的退出码。_exit通过调用0x80号软中断带参数,系统调用号（_NR_exit，即在sys_call_table中的偏移量）和退出码(exitcode)的方法，来达到调用sys_exit的目的。
系统调用sys_exit的处理函数定义在文件kernel/exit.c中。
sys_exit的函数体很简单，只是调用了函数do_exit：
do_exit((error_code&0xff)<<8);
(error_code&0xff)<<8的作用就是将error_code的低８位移到高８位中，低８位用０填补，此数将作为参数传给函数do_exit。
下面来看看函数do_exit是怎样做的。

1	int do_exit(long code)
2	{
3	int i;
4
5	free_page_tables(get_base(current->ldt[1]),get_limit(0x0f));
6	free_page_tables(get_base(current->ldt[2]),get_limit(0x17));
7	for (i=0 ; i<NR_TASKS ; i++)
8	if (task[i] && task[i]->father == current->pid) {
9	task[i]->father = 1;
10	if (task[i]->state == TASK_ZOMBIE)
11	/* assumption task[1] is always init */
12	(void) send_sig(SIGCHLD, task[1], 1);
13	}
14	for (i=0 ; i<NR_OPEN ; i++)
15	if (current->filp[i])
16	sys_close(i);
17	iput(current->pwd);
18	current->pwd=NULL;
19	iput(current->root);
20	current->root=NULL;
21	iput(current->executable);
22	current->executable=NULL;
23	if (current->leader && current->tty >= 0)
24	tty_table[current->tty].pgrp = 0;
25	if (last_task_used_math == current)
26	last_task_used_math = NULL;
27	if (current->leader)
28	kill_session();
29	current->state = TASK_ZOMBIE;
30	current->exit_code = code;
31	tell_father(current->father);
32	schedule();
33	return (-1);    /* just to suppress warnings */
34	}

首先释放当前进程代码段和数据段所占的内存页。函数free_page_tables()的第一个参数(get_base()返回值)指明在CPU线性地址空间中的起始基地址，第2个参数(get_limit()返回值)说明欲释放的字节长度值。get_base()宏中的current->ldt[1]给出进程代码段描述符的位置，current->ldt[2]给出进程数据段描述符的位置。get_limit()中的0x0f是进程代码段的选择符，0x17是进程数据段的选择符。即在取段基地址时使用该段的段描述符所处地址作为参数，取段长度时使用该段的选择符作为参数。

查看free_page_tables.

1	int free_page_tables(unsigned long from,unsigned long size)
2	{
3	unsigned long *pg_table;
4	unsigned long * dir, nr;
5
6	if (from & 0x3fffff)
7	panic("free_page_tables called with wrong alignment");//判断线性地址是否在4M的边界上,若不是则显示出错信息,并死机
8	if (!from)
9	panic("Trying to free up swapper memory space");//判断指定的地址时候=0,若是则显示出错信息"试图释放内核和缓冲区所占的空间
10	size = (size + 0x3fffff) >> 22;//计算参数size给出的长度所占的页目录项数(因为1个页表管理4M物理内存，所以用右移22位的方式把需要复制的内存长度值除以4M)，之所以加上0x3fffff(即4M-1)是为了得到进位整数倍结果，即如果除操作若有余数则size进1，例如，如果原size=4.01M,那么得到的size=2。
11	dir = (unsigned long *) ((from>>20) & 0xffc); //计算给出的线性基地址所对应的起始目录项的地址。因为每个目录项管理4M内存，所以对应的目录项号(表内偏移)=from>>22(from/4M)，而每个目录项占4字节，并且由于页目录表从物理地址0开始存放，因此实际目录项指针=目录项号<<2。综上，线性地址所对应的目录项地址就是from>>20。“与”上0xffc确保目录项指针范围有效(屏蔽掉目录指针的最后两位，这样目录指针只能指向4位为单元的目录项的起始处) 此时，size是释放的页表页数；dir是起始目录项的指针
12	for ( ; size-->0 ; dir++) {
13	if (!(1 & *dir))//判断dir指向的页表是否可用，实际上是判断P位，参见页目录表项结构图。如果P=0，则表示对应的目录项没有使用，继续处理下一个目录项
14	continue;
15	pg_table = (unsigned long *) (0xfffff000 & *dir);如果目录项有效，则取出指向的页表地址
16	for (nr=0 ; nr<1024 ; nr++) {
17	if (1 & *pg_table)如果该页表项有效则释放对应页
18	free_page(0xfffff000 & *pg_table);
19	*pg_table = 0;页内容清零
20	pg_table++;指向页表中的下一项
21	}
22	free_page(0xfffff000 & *dir);释放该页表所占内存页面
23	*dir = 0;对应页表的目录项清零
24	}
25	invalidate();刷新页变换高速缓冲
26	return 0;
27	}

其中free_page(unsigned long addr)的作用是释放地址addr开始的一页(4k)内存。

1	void free_page(unsigned long addr)
2	{
3	if (addr < LOW_MEM) return;//如果addr小于内存低端1M，则表示在内核程序或高速缓冲中，对此不处理。
4	if (addr >= HIGH_MEMORY)//如果addr大于物理地址最高端，则显示出错信息
5	panic("trying to free nonexistent page");
6	addr -= LOW_MEM;
7	addr >>= 12;计算要释放内存的启始页面号=(addr-LOW_MEM)/4096
8	if (mem_map[addr]—) return;//如果该页面号对应的页面映射字节不为0，则减1返回。static unsigned char mem_map [ PAGING_PAGES ] = {0,}; 页面字节映射图，每个页面占用一个字节。为1表示占用，0表示空闲。
9	mem_map[addr]=0;//如果该页面号对应的页面映射字节原本就是0，表示该物理页面本来就是空闲的，显示出错信息。
10	panic("trying to free free page");
11	}

高速缓冲刷新函数

1	#define invalidate() \
2	__asm__("movl %%eax,%%cr3"::"a" (0))这里通过重新加载页目录基地址寄存器cr3的方法达到刷新的目的。之所以进行重新加载就可以刷新，是因为重新加载cr3后TLB就会失效，Intel i386已经设定这样就可以实现刷新

P位是存在标志。1表示页面有效，0表示无效。