Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 630990
  • 博文数量: 837
  • 博客积分: 425
  • 博客等级: 下士
  • 技术积分: 1439
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2011-08-20 19:57
个人简介

对技术执着

文章分类

全部博文(837)

文章存档

2018年(2)

2015年(735)

2013年(85)

2012年(15)

我的朋友

分类: LINUX

2015-07-16 09:32:44

    在Linux的用户空间,我们经常会调用系统调用,下面我们跟踪一下read系统调用,使用的Linux内核版本为Linux2.6.37。不同的Linux版本其中的实现略有不同。
在一些应用中我们可以看到下面的一些定义:

#define real_read(fd, buf, count ) (syscall(SYS_read, (fd), (buf), (count)))

   其实真正调用的还是系统函数syscall(SYS_read),也就是sys_read()函数中,在Linux2.6.37中的利用几个宏定义实现。

    Linux 系统调用(SCIsystem call interface)的实现机制实际上是一个多路汇聚以及分解的过程,该汇聚点就是 0x80 中断这个入口点(X86 系统结构)。也就是说,所有系统调用都从用户空间中汇聚到 0x80 中断点,同时保存具体的系统调用号。当 0x80 中断处理程序运行时,将根据系统调用号对不同的系统调用分别处理(调用不同的内核函数处理)。

引起系统调用的两种途径

      1int $0×80 , 老式linux内核版本中引起系统调用的唯一方式

      2sysenter汇编指令

在Linux内核中使用下面的宏进行系统调用

SYSCALL_DEFINE3(read, unsigned int, fd, char __user *, buf, size_t, count)
{
    struct file *file;
    ssize_t ret = -EBADF;
    int fput_needed;

    file = fget_light(fd, &fput_needed);
    if (file) {
        loff_t pos = file_pos_read(file);
        ret = vfs_read(file, buf, count, &pos);
        file_pos_write(file, pos);
        fput_light(file, fput_needed);
    }

    return ret;
}

其中SYSCALL_DEFINE3的宏定义如下:

#define SYSCALL_DEFINE3(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(3, _##name, __VA_ARGS__)

##的意思就是宏中的字符直接替换,
如果name = read,那么在宏中__NR_##name就替换成了__NR_read了。
__NR_##name是系统调用号,##指的是两次宏展开.即用实际的系统调用名字代替"name",然后再把__NR_...展开.如name == ioctl,则为__NR_ioctl

 

#ifdef CONFIG_FTRACE_SYSCALLS
#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...)                \
    static const char *types_##sname[] = {            \
        __SC_STR_TDECL##x(__VA_ARGS__)            \
    };                            \
    static const char *args_##sname[] = {            \
        __SC_STR_ADECL##x(__VA_ARGS__)            \
    };                            \
    SYSCALL_METADATA(sname, x);                \
    __SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)
#else
#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...)                \
    __SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)
#endif

不管是否定义CONFIG_FTRACE_SYSCALLS宏,最终都会执行 下面的这个宏定义:

__SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)

#ifdef CONFIG_HAVE_SYSCALL_WRAPPERS

#define SYSCALL_DEFINE(name) static inline long SYSC_##name

#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)                    \
    asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));        \
    static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));    \
    asmlinkage long SyS##name(__SC_LONG##x(__VA_ARGS__))        \
    {                                \
        __SC_TEST##x(__VA_ARGS__);                \
        return (long) SYSC##name(__SC_CAST##x(__VA_ARGS__));    \
    }                                \
    SYSCALL_ALIAS(sys##name, SyS##name);                \
    static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

#else /* CONFIG_HAVE_SYSCALL_WRAPPERS */

#define SYSCALL_DEFINE(name) asmlinkage long sys_##name
#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)                    \
    asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

#endif /* CONFIG_HAVE_SYSCALL_WRAPPERS */

最终会调用下面类型的宏定义:

asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))
也就是我们前面提到的sys_read()系统函数。
asmlinkage通知编译器仅从栈中提取该函数的参数。所有的系统调用都需要这个限定词!这和我们上一篇文章quagga中提到的宏定义,有异曲同工之妙。

也就是宏定义中的下面代码:

struct file *file;
    ssize_t ret = -EBADF;
    int fput_needed;

    file = fget_light(fd, &fput_needed);
    if (file) {
        loff_t pos = file_pos_read(file);
        ret = vfs_read(file, buf, count, &pos);
        file_pos_write(file, pos);
        fput_light(file, fput_needed);
    }

    return ret;

代码解析:

  • fget_light() :根据 fd 指定的索引,从当前进程描述符中取出相应的 file 对象(见图3)。
  • 如果没找到指定的 file 对象,则返回错误
  • 如果找到了指定的 file 对象:
  • 调用 file_pos_read() 函数取出此次读写文件的当前位置。
  • 调用 vfs_read() 执行文件读取操作,而这个函数最终调用 file->f_op.read() 指向的函数,代码如下:

if (file->f_op->read)
ret = file->f_op->read(file, buf, count, pos);

  • 调用 file_pos_write() 更新文件的当前读写位置。
  • 调用 fput_light() 更新文件的引用计数。
  • 最后返回读取数据的字节数。

到此,虚拟文件系统层所做的处理就完成了,控制权交给了 ext2 文件系统层。


阅读(409) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~
评论热议
请登录后评论。

登录 注册