调试分析 Linux 0.00 多任务切换
当执行完 system_interrupt
函数,执行 153
行 iret
时,记录栈的变化情况。
任务0在刚进入system_interrupt
函数时(调用中断int 0x80
处理程序),栈空间为任务0的内核栈,即krn_stk0
。(CS = 0X8, SS = 0x10, ESP = 0xe4c
)
查看栈空间,里面存放着5个双字,即任务0执行的状态信息(EIP、SS、EFLAGS、ESP、SS
)。具体信息是任务0的运行位置:0x10e0 movl $0xfff,%ecx
,是int 0x80
的下一条指令。还有任务0的栈空间地址,即任务0的用户栈(init_stack
)。
在执行iret
指令前,该函数压栈保存程序用到的寄存器,最后弹栈。所以,在iret
执行前,栈空间即如上。
在执行iret
指令后,回到任务0调用中断处的下一条指令,栈空间又切换为了任务0的用户栈(CS = 0Xf, EIP = 0x10eb, SS = 0x17, ESP = 0xbd8
)。这是因为将之前栈中信息弹出到对应的寄存器中。
所以,当任务0执行system_interrupt
函数时,执行完iret
指令后,栈变化的情况是:任务0的用户栈保持不变,任务0的内核栈仍然为空。
任务1同理。
当进入和退出 system_interrupt
时,都发生了模式切换,请总结模式切换时,特权级是如何改变的?栈切换吗?如何进行切换的?
特权级改变
仍然以任务0为例子,任务0 CS = 0xf
,是任务0 LDT
的代码段描述符的选择子,特权级为 3。当进入system_interrupt
后,CS = 0x8
,是GDT
内核代码段的选择子,特权级为 0。
特权级的改变是通过该陷阱门实现的。该陷阱门的DPL
为3
,允许特权级为3的程序执行,执行后,该陷阱门中的段选择符为 0x8
,是内核代码段选择符(中断程序属于内核)。所以,在经过特权级检查成功通过后,特权级就由 3变为了 0。
返回时,允许返回到低特权级程序。特权级也就从 0变为了 3。
栈切换
栈也会切换。在进入system_interrupt
时,特权级会变为 0,栈空间指针(SS ESP
)就会变为从TSS
里取出特权级 0对应的栈指针。
退出时,因为在进入时被调用者栈中保存了原栈空间指针,则直接弹栈,将保存的SS ESP值
加载到SS ESP 寄存器
中,从而切换回调用者的堆栈。
当时钟中断发生,进入到 timer_interrupt
程序,请详细记录从任务 0
切换到任务 1
的过程。
在程序中,有一块 4字的空间存放着一个数值(可以认为是一个全局变量),为current
。在timer_interrupt
程序中,若current
值为 0,则之前执行的是任务 0,要切换到任务 1;若current
值为1,则之前执行的是任务 1,要切换到任务 0。
通过判断current
值,进行不同的跳转(长跳转),从而实现任务 0与 1之间的切换。
当第一次时钟中断发生,任务 0在loop
指令处。栈空间切换为任务 0特权级0 的栈空间(即任务 0的内核栈空间)。在该栈空间中,保存着任务 0运行的状态信息SS ESP EFLAGS CS EIP
。
timer_interrupt
程序顺序向下运行,在判断当前current
值不为1时,将current
更新为1,然后长跳转到任务 1。
跳转的具体过程是,长跳转提供了一个远指针。该指针中的段选择符指向了TSS1
。任务1的TSS
保存着它状态信息 ,包括跳转后的栈指针、EFLAGS
、代码指针。这些信息,在第一次切换到任务 1时,分别是任务1的用户栈,任务1的第一条指令地址。
如此,便从任务0切换到了任务1。
又过了 10ms
,从任务1切换回到任务 0
,整个流程是怎样的? TSS
是如何变化的?各个寄存器的值是如何变化的?
在第一次从任务0切换到任务1后,查看任务0的TSS
,发现任务 0的CS:EIP
为0X08:0x150
,即为内核代码段,是system_interrupt
中指令jmp 2f
,是切换到任务1的远跳转的后一条指令。
当运行任务1时,与任务0同理,在loop
指令处,触发时钟中断,进入到 timer_interrupt
程序。
因为之前,current
值为设置为 1,那么这次就会长跳转到任务 0。在执行该指令ljmp $TSS0_SEL,$0
前,寄存器值:
执行后发现,待执行的指令为<0x0150> jmp .+17(0x0163)
,这正是之前任务 0的TSS
保存的指令执行地址。此时的寄存器值:
可以看到,通用寄存器值、段寄存器值、标志寄存器值、指令指针EIP
值,均对应之前查看的任务0 TSS
。
此时,再查看任务1的TSS
。
正是保存着执行前任务1的寄存器值,其中CS:EIP
指向了下一条指令<0x0163> pop eax
。
请详细总结任务切换的过程。
对于该例子,是当前任务对GDT
的TSS段描述符
执行JMP
指令。则任务切换的过程是:
从
JMP
指令操作数中,取得新任务的TSS段选择子
。特权级检查。当前任务的
CPL
和新任务段选择符的RPL
必须小于等于TSS段描述符
的DPL
。检查新任务的
TSS段描述符
是标注为存在的(P = 1),并且TSS
段长度有效。将当前任务忙标志B复位。
把当前任务的状态保存到当前任务的
TSS
中。设置新任务的忙标志B。
使用新任务的
TSS
的段选择符和描述符加载任务寄存器TR
(包括隐藏部分)。设置CR0
寄存器的TS
标志。加载新任务的
TSS
状态,包括LDTR
寄存器,PDBR
(CR3
)寄存器、EFLAGS
寄存器、EIP
寄存器以及通用寄存器和段选择符。开始执行新任务。
注意:
任务切换时,新任务的特权级和原任务的特权级没有任何关系。新任务在CS
寄存器的CPL
字段指定的特权级上运行,因为各个任务通过它们独立的地址空间和TSS
段相互隔绝,并且特权级规则已经控制对TSS
的访问,所以在任务切换时软件不需要再进行特权级检查。
调试分析 Linux 0.00 多任务切换的更多相关文章
- 通过gdb调试分析Linux内核的启动过程
作者:吴乐 山东师范大学 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一.实验流程 1.打开环境 执 ...
- Linux调试分析诊断利器——strace
strace是个功能强大的Linux调试分析诊断工具,可用于跟踪程序执行时进程系统调用(system call)和所接收的信号,尤其是针对源码不可读或源码无法再编译的程序. 在Linux系统中,用户程 ...
- Linux 线程实现机制分析 Linux 线程模型的比较:LinuxThreads 和 NPTL
Linux 线程实现机制分析 Linux 线程实现机制分析 Linux 线程模型的比较:LinuxThreads 和 NPTL http://www.ibm.com/developerworks/c ...
- Linux 线程实现机制分析 Linux 线程实现机制分析 Linux 线程模型的比较:LinuxThreads 和 NPTL
Linux 线程实现机制分析 Linux 线程实现机制分析 Linux 线程模型的比较:LinuxThreads 和 NPTL http://www.ibm.com/developerworks/c ...
- 跟踪分析Linux内核的启动过程小解
跟踪分析Linux内核的启动过程 “20135224陈实 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029 ...
- 20135239 益西拉姆 linux内核分析 跟踪分析Linux内核的启动过程
回顾 1.中断上下文的切换——保存现场&恢复现场 本节主要课程内容 Linux内核源代码简介 1.打开内核源代码页面 arch/目录:支持不同CPU的源代码:其中的X86是重点 init/目录 ...
- CVE-2012-0003:Microsoft Windows Media Player winmm.dll MIDI 文件堆溢出漏洞调试分析
0x01 蜘蛛漏洞攻击包 前言:2012 年 2月,地下黑产中流行着一款国产名为蜘蛛漏洞的攻击包 -- "Zhi-Zhu Exploit Pack",该工具包含 5 个漏洞,都是在 ...
- 分析Linux内核创建一个新进程的过程【转】
转自:http://www.cnblogs.com/MarkWoo/p/4420588.html 前言说明 本篇为网易云课堂Linux内核分析课程的第六周作业,本次作业我们将具体来分析fork系统调用 ...
- 通过从代码层面分析Linux内核启动来探知操作系统的启动过程
通过从代码层面分析Linux内核启动来探知操作系统的启动过程 前言说明 本篇为网易云课堂Linux内核分析课程的第三周作业,我将围绕Linux 3.18的内核中的start_kernel到init进程 ...
- Linux 0.11下信号量的实现和应用
Linux 011下信号量的实现和应用 生产者-消费者问题 实现信号量 信号量的代码实现 关于sem_wait和sem_post sem_wait和sem_post函数的代码实现 信号量的完整代码 实 ...
随机推荐
- NSSCTF Round#17 Basic CRYPTO
Level_1 题目 Level_1.py(我把参数整理了一下,看着舒服) #真签到题 from Crypto.Util.number import bytes_to_long, getPrime f ...
- 书写自动智慧文本分类器的开发与应用:支持多分类、多标签分类、多层级分类和Kmeans聚类
书写自动智慧文本分类器的开发与应用:支持多分类.多标签分类.多层级分类和Kmeans聚类 文本分类器,提供多种文本分类和聚类算法,支持句子和文档级的文本分类任务,支持二分类.多分类.多标签分类.多层级 ...
- [zookeeper] 集群搭建及启动后查询服务器状态异常解决
一.集群搭建 1.每台服务器上部署zookeeper 1.将zookeeper压缩包解压到指定位置,在zookeeper解压后目录下创建数据目录zkData 2.在zkData下创建myid文件,内容 ...
- Advanced Installer设置安装最后一步启动软件
左侧用户界面中选择对话框-ExitDialog 在完成操作项中勾选"安装结束时启动应用程序",在弹出的对话框中选择需要启动的exe文件
- Web服务器实现|基于阻塞队列线程池的Http服务器|线程控制|Http协议
基于阻塞队列生产者消费者模型线程池的多线程Web服务器 代码地址:WebServer_GitHub_Addr README 摘要 本实验通过C++语言,实现了一个基于阻塞队列线程池的多线程Web服务器 ...
- 解决Python报错SSLError,如果试了网上一大堆方法还不行,看看这个吧!!
前言 这个问题困扰了群友一天,我怀着好奇心去试试看,不到5分钟给解决了哈哈. 报错代码 报错代码中对相关的host和url进行了替换,大家在网上发布内容也要注意隐私哈,多长个心眼子总没错. reque ...
- ”动态“修改MAC地址
一:获取MAC地址 1.自定义的MAC地址 这里是例程中存放自定义MAC地址的位置,如果想修改MAC地址可以在此处修改.一般例程这里是灰色的需要在工程预编译处配置. 可以看到MCU.c文件中此处代码生 ...
- 轻量级按键动作识别模块(C语言)
1.前言 继嵌入式(单片机)裸机 C 语言开发 + 按键扫描(模块分层/非阻塞式)文章后,原来的按键识别基本能满足大部分需求,但是对于双击和多击等多样化的功能需求并不能满足,因此对整个按键动作识别模块 ...
- 《ASP.NET Core 与 RESTful API 开发实战》-- (第8章)-- 读书笔记(尾)
第 8 章 认证和安全 配置数据保护 在默认的情况下,数据保护 API 有自身的默认配置,如密钥的保存位置.密钥的有效期.所使用的算法等 前面已经提到了密钥的默认有效期以及用到的算法,对于密钥的保存位 ...
- Pandas字符串离散化处理
字符串离散化处理 import pandas as pd import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt # 读取csv文件 file_ ...