linux操作系統(tǒng)分析(編輯修改稿)
2025-08-13 15:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 o n t r o ll e r s p h y s i c a l m e m o r y 用戶應(yīng)用程序 System call 對硬件資源的管理 Shell， lib Kernel implementation 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 23/152 最簡單也是最復(fù)雜的操作 在控制臺下輸入 ls命令 Shell程序分析輸入?yún)?shù)，確定這是 ls命令 調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 fork生成一個 shell本身的拷貝 什么是系統(tǒng)調(diào)用？ 為什么我們敲擊鍵盤就會在終端上顯示？ fork是什么？ 為什么要調(diào)用 fork？ 中斷的概念，終端控制臺設(shè)備驅(qū)動的概念 保護(hù)模式和實模式，內(nèi)存保護(hù)，內(nèi)核態(tài)用戶態(tài)相關(guān)問題 進(jìn)程的描述，進(jìn)程的創(chuàng)建。COW技術(shù) 系統(tǒng)調(diào)用是怎么實現(xiàn)的？ 軟中斷、異常的概念。陷阱門，系統(tǒng)門 調(diào)用 exec系統(tǒng)調(diào)用將 ls的可執(zhí)行文件裝入內(nèi)存 內(nèi)存管理模塊，進(jìn)程的地址空間，分頁機(jī)制，文件系統(tǒng) 從系統(tǒng)調(diào)用返回 如何做到正確的返回？ 堆棧的維護(hù)，寄存器的保存與恢復(fù) Shell和 ls都得以執(zhí)行 進(jìn)程的調(diào)度，運(yùn)行隊列等待隊列的維護(hù) 什么是 shell？ 終端解釋程序 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 24/152 一些基本但很重要的概念 ?堆棧 ?內(nèi)核態(tài) vs 用戶態(tài) ?虛擬內(nèi)存 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 25/152 堆棧 ?堆棧是 C語言程序運(yùn)行時必須的一個記錄調(diào)用路徑和參數(shù)的空間 ? 函數(shù)調(diào)用框架 ? 傳遞參數(shù) ? 保存返回地址 ? 提供局部變量空間 ? 等等 ? C語言編譯器對堆棧的使用有一套的規(guī)則 ?了解堆棧存在的目的和編譯器對堆棧使用的規(guī)則是理解操作系統(tǒng)一些關(guān)鍵性代碼的基礎(chǔ) ?以 x86體系結(jié)構(gòu)為例 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 26/152 堆棧寄存器和堆棧操作 ?堆棧相關(guān)的寄存器 ?esp，堆棧指針（ stack pointer） ?ebp，基址指針（ base pointer） ?堆棧操作 ?push 棧頂?shù)刂窚p少 4個字節(jié)（ 32位） ?pop 棧頂?shù)刂吩黾?4個字節(jié) ?ebp在 C語言中用作記錄當(dāng)前函數(shù)調(diào)用基址 esp ebp 高地址 低地址 esp 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 27/152 利用堆棧實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用和返回 ?其他關(guān)鍵寄存器 ?cs : eip：總是指向下一條的指令地址 ?順序執(zhí)行：總是指向地址連續(xù)的下一條指令 ?跳轉(zhuǎn) /分支：執(zhí)行這樣的指令的時候， cs : eip的值會根據(jù)程序需要被修改 ?call：將當(dāng)前 cs : eip的值壓入棧頂， cs : eip指向被調(diào)用函數(shù)的入口地址 ?ret：從棧頂彈出原來保存在這里的 cs : eip的值，放入 cs : eip中 ?發(fā)生中斷時？？？ ?？？？？ 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 28/152 補(bǔ)充知識 ?ATamp。T匯編語言和 Intel匯編語言 ?ATamp。T匯編語言中指令的操作數(shù)順序與 Intel相反 ?ATamp。T opcode[b+w+l] src, dest ?寄存器： %reg ?訪存大小： [b+w+l] 8, 16, 32 bits ?引用內(nèi)存地址： section:disp(base, index, scale) ?實際偏移： base + index*scale + disp 缺省為 0 取值可以是 1， 2， 4， 8 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 29/152 // 調(diào)用者 … call target … //建立被調(diào)用者函數(shù)的堆?？蚣? pushl %ebp movl %esp, %ebp //拆除被調(diào)用者函數(shù)的堆棧框架 movl %ebp,%esp popl %ebp ret //被調(diào)用者函數(shù)體 //do sth. … call指令： 1）將 下一條指令的地址 A保存在棧頂 2）設(shè)置 eip指向被調(diào)用程序代碼開始處 將地址 A恢復(fù)到 eip中 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 30/152 函數(shù)堆?？蚣艿男纬? ? call xxx ? 執(zhí)行 call之前 ? 執(zhí)行 call時， cs : eip原來的值 指向 call下一條指令，該值被 保存到棧頂，然后 cs : eip的值 指向 xxx的入口地址 ?進(jìn)入 xxx ? 第一條指令： pushl %ebp ? 第二條指令： movl %esp, %ebp ? 函數(shù)體中的常規(guī)操作，可能會壓棧、出棧 ?退出 xxx ? movl %ebp,%esp ? popl %ebp ? ret esp ebp 高地址 低地址 cs : eip esp ebp esp ebp esp 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 31/152 ?C語言中還使用堆棧進(jìn)行 ?參數(shù)的傳遞 ?局部變量的使用 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 32/152 一段小程序 源文件： 這是一個很簡單的 C程序 main函數(shù)中調(diào)用了函數(shù) p1和p2 首先使用 gcc生成 文件 test 然后使用 objdump –S獲得 test的反匯編文件 2022/8/14 xlanchen： Linux OS Analysis 33/152 觀察 p2的堆棧框架 ?從 test的反匯編文件中找到 p2的反匯編代碼 int p2(int x,int y) { push %ebp mov %esp,%ebp return x+y。 mov 0xc(%ebp),%eax add 0x8(%ebp),%eax } pop %ebp ret 建立框架 拆除框架 ebp esp ebp 調(diào)用者 堆
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