Linux中0号进程的创建

Linux中0号进程的创建

Linux中1号进程是由0号进程来创建的，因此必须要知道的是如何创建0号进程，由于在创建进程时，程序一直运行在内核态，而进程运行在用户态，因此创建0号进程涉及到特权级的变化，即从特权级0变到特权级3，Linux是通过模拟中断返回来实现特权级的变化以及创建0号进程，通过将0号进程的代码段选择子以及程序计数器EIP直接压入内核态堆栈，然后利用iret汇编指令中断返回跳转到0号进程运行。

相关阅读：Linux中1号进程的创建剖析

代码如下：

 move_to_user_mode();//创建0号进程，开始进入0号进程，切换到特权级3运行
 if (!fork()) {init();｝//创建1号进程

跟踪代码：

#define move_to_user_mode() \
__asm__ ("movl %%esp,%%eax\n\t" \//将esp寄存器的内容存入eax中
 "pushl $0x17\n\t" \//压入0号任务的数据段选择符
 "pushl %%eax\n\t" \//压入堆栈指针
 "pushfl\n\t" \//压入标志寄存器
 "pushl $0x0f\n\t" \//压入0号任务的代码段选择符
 "pushl $1f\n\t" \//压入EIP，即切换到0号任务后CPU运行的位置
 "iret\n" \//中断返回指令
 "1:\tmovl $0x17,%%eax\n\t" \//由于发生了切换，需要更改各段寄存器
 "movw %%ax,%%ds\n\t" \//更改段寄存器ds
 "movw %%ax,%%es\n\t" \//更改段寄存器es
 "movw %%ax,%%fs\n\t" \//更改段寄存器fs
 "movw %%ax,%%gs" \//更改段寄存器gs
 :::"ax")

分析如下,注释已经很清楚：

代码为嵌入汇编语句的C程序，::”ax”表示的是输出为空，输入为空，在这个宏定义的执行过程中可以发生改变的是ax寄存器，这属于GNU的gas语法，不作解释

0x17与0x0f的真实意义，跟踪查看前先写成二进制形式

0x17=0000 0000 0001 0111

0x0f=0000 0000 0000 1111

0x17与0x0f的后三们均是111，段选择子的后三位分别表示RPL以及TI,因此后三位即表示请示特权级为3，描述符在LDT中，故0x17与0x0f分别表示LDT中的第二项与第一项，即然是LDT表，在使用之前肯定要进行初始化，帮初始化代码肯定在move_to_user_mode之前，跟踪分析可以发现在sched_init中，源码如下：

void sched_init(void)
{
 int i;
//desc_struct表示是描述符表类型typedef struct desc_struct{a,b}desc_table[256];
 struct desc_struct * p;
 if (sizeof(struct sigaction) != 16)
  panic("Struct sigaction MUST be 16 bytes");
//这里开始是关键部分，gdt是全局描述符表的基地址
//FIRST_TSS_ENTRY与FIRST_LDT_ENTRY分别是4，5即全局描述符表中的第4项
//与第五项代表的是第一个任务，对其进行设置
//查看static union task_union init_task = {INIT_TASK,};可以看到INIT_TASK可以看到//INIT_TASK是个宏定义，即下面的注释
 set_tss_desc(gdt+FIRST_TSS_ENTRY,&(init_task.task.tss));
 set_ldt_desc(gdt+FIRST_LDT_ENTRY,&(init_task.task.ldt));
//p指向GDT表中0号任务的下一个位置，即GDT表中第6项
 p = gdt+2+FIRST_TSS_ENTRY;
//NR_TASKS是Linux 0.11中最多支持的进程数64个
 for(i=1;i<NR_TASKS;i++) {
  task[i] = NULL;
//重复两次是因为每个进程对应一个LDT与一个TSS
  p->a=p->b=0;
  p++;
  p->a=p->b=0;
  p++;
 }
//将标志寄存器的NT位禁止
 __asm__("pushfl ; andl $0xffffbfff,(%esp) ; popfl");
//#define ltr(n) __asm__("ltr %%ax"::"a" (_TSS(n)))这是宏定义，很显然吧
//加载当前的任务寄存器与ldtr寄存器
 ltr(0);
//#define lldt(n) __asm__("lldt %%ax"::"a" (_LDT(n)))
 lldt(0);
//定时器8253的初始化
 outb_p(0x36,0x43);  /* binary, mode 3, LSB/MSB, ch 0 */
//#define LATCH (1193180/HZ)，用此设置后时钟中断为每10ms一次
 outb_p(LATCH & 0xff , 0x40); /* LSB */
 outb(LATCH >> 8 , 0x40); /* MSB */
//后面是设置定时器的中断以及打开定时器
 set_intr_gate(0x20,&timer_interrupt);
 outb(inb_p(0x21)&~0x01,0x21);
 set_system_gate(0x80,&system_call);
//备注：
//定时器有三个锁存器，他们各有其则，锁存器0用于维护系统时钟，地址为0x40
//锁存器1用于周期性的向DMA发送数据信号，供存储器刷新用，地址为0x41
//锁存器2用于扬声器发出声音，地址为0x42,因此这里向0x40设定值
}