traps.c

Linux011的源代码及注释 Linux 0.11版本加注释

/* passed
 *  linux/kernel/traps.c
 *
 *  (C) 1991  Linus Torvalds
 */
#include <set_seg.h>

/*
 * 在程序asm.s 中保存了一些状态后，本程序用来处理硬件陷阱和故障。目前主要用于调试目的，
 * 以后将扩展用来杀死遭损坏的进程（主要是通过发送一个信号，但如果必要也会直接杀死）。
 */
// 字符串头文件。主要定义了一些有关字符串操作的嵌入函数。
#include <string.h>

// head 头文件，定义了段描述符的简单结构，和几个选择符常量。
#include <linux/head.h>
// 调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0 的数据，
// 还有一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
#include <linux/sched.h>
// 内核头文件。含有一些内核常用函数的原形定义。
#include <linux/kernel.h>
// 系统头文件。定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。
#include <asm/system.h>
// 段操作头文件。定义了有关段寄存器操作的嵌入式汇编函数。
#include <asm/segment.h>
// 输入/输出头文件。定义硬件端口输入/输出宏汇编语句。
#include <asm/io.h>

// 以下语句定义了三个嵌入式汇编宏语句函数。有关嵌入式汇编的基本语法见列表后或参见附录。
// 取段seg 中地址addr 处的一个字节。
//#define get_seg_byte(seg,addr) ({ \
//register char __res; \
//__asm__("push %%fs;mov %%ax,%%fs;movb %%fs:%2,%%al;pop %%fs" \
//	:"=a" (__res):"0" (seg),"m" (*(addr))); \
//__res;})
_inline char get_seg_byte(unsigned short segm, void *addr)
{
	register char __res;
	_asm{
	push fs
	mov ax,segm
	mov fs,ax
	mov ebx,addr
	mov al,byte ptr fs:[ebx]
	mov __res,al
	pop fs
	}
	return __res;
}

// 取段seg 中地址addr 处的一个长字（4 字节）。
_inline long 
get_seg_long(unsigned short segm,long *addr) {
	register unsigned long __res;
	_asm{
		push fs
		mov ax,segm
		mov fs,ax
		mov ebx,addr
		mov eax,fs:[ebx]
		mov __res,eax
		pop fs
	}
	return __res;
}
//#define get_seg_long(seg,addr) ({ \
//register unsigned long __res; \
//__asm__("push %%fs;mov %%ax,%%fs;movl %%fs:%2,%%eax;pop %%fs" \
//	:"=a" (__res):"0" (seg),"m" (*(addr))); \
//__res;})

// 取fs 段寄存器的值（选择符）。
_inline unsigned short _fs() {
	register unsigned short __res;
	_asm mov ax,fs
	_asm mov __res,ax
	return __res;
}
//#define _fs() ({ \
//register unsigned short __res; \
//__asm__("mov %%fs,%%ax":"=a" (__res):); \
//__res;})

// 以下定义了一些函数原型。
int do_exit(long code);// (kernel/exit.c,102)

void page_exception(void);// [??]

// 以下定义了一些中断处理程序原型，代码在（kernel/asm.s 或system_call.s）中。
void divide_error(void);// int0 (kernel/asm.s,19)。
void debug(void);// int1 (kernel/asm.s,53)。
void nmi(void);// int2 (kernel/asm.s,57)。
void int3(void);// int3 (kernel/asm.s,61)。
void overflow(void);// int4 (kernel/asm.s,65)。
void bounds(void);// int5 (kernel/asm.s,69)。
void invalid_op(void);// int6 (kernel/asm.s,73)。
void device_not_available(void);// int7 (kernel/system_call.s,148)。
void double_fault(void);// int8 (kernel/asm.s,97)。
void coprocessor_segment_overrun(void);// int9 (kernel/asm.s,77)。
void invalid_TSS(void);// int10 (kernel/asm.s,131)。
void segment_not_present(void);// int11 (kernel/asm.s,135)。
void stack_segment(void);// int12 (kernel/asm.s,139)。
void general_protection(void);// int13 (kernel/asm.s,143)。
void page_fault(void);// int14 (mm/page.s,14)。
void reserved(void);// int15 (kernel/asm.s,81)。
void coprocessor_error(void);// int16 (kernel/system_call.s,131)。
void parallel_interrupt(void);// int39 (kernel/system_call.s,280)。
void irq13(void);// int45 协处理器中断处理(kernel/asm.s,85)。

// 该子程序用来打印出错中断的名称、出错号、调用程序的EIP、EFLAGS、ESP、fs 段寄存器值、
// 段的基址、段的长度、进程号pid、任务号、10 字节指令码。如果堆栈在用户数据段，则还
// 打印16 字节的堆栈内容。
static void die(char * str,long esp_ptr,long nr)
{
	long * esp = (long *) esp_ptr;
	int i;

	printk("%s: %04x\n\r",str,nr&0xffff);
	printk("EIP:\t%04x:%p\nEFLAGS:\t%p\nESP:\t%04x:%p\n",
		esp[1],esp[0],esp[2],esp[4],esp[3]);
	printk("fs: %04x\n",_fs());
	printk("base: %p, limit: %p\n",get_base(current->ldt[1]),get_limit(0x17));
	if (esp[4] == 0x17) {
		printk("Stack: ");
		for (i=0;i<4;i++)
			printk("%p ",get_seg_long(0x17,i+(long *)esp[3]));
		printk("\n");
	}
	str(i);
	printk("Pid: %d, process nr: %d\n\r",current->pid,0xffff & i);
	for(i=0;i<10;i++)
		printk("%02x ",0xff & get_seg_byte(esp[1],(i+(char *)esp[0])));
	printk("\n\r");
	do_exit(11);		/* play segment exception */
}

// 以下这些以do_开头的函数是对应名称中断处理程序调用的C 函数。
void do_double_fault(long esp, long error_code)
{
	die("double fault",esp,error_code);
}

void do_general_protection(long esp, long error_code)
{
	die("general protection",esp,error_code);
}

void do_divide_error(long esp, long error_code)
{
	die("divide error",esp,error_code);
}

void do_int3(long * esp, long error_code,
		long fs,long es,long ds,
		long ebp,long esi,long edi,
		long edx,long ecx,long ebx,long eax)
{
	int tr;

//	__asm__("str %%ax":"=a" (tr):"0" (0));
	_asm xor eax,eax
	_asm str ax
	_asm mov tr,eax
	printk("eax\t\tebx\t\tecx\t\tedx\n\r%8x\t%8x\t%8x\t%8x\n\r",
		eax,ebx,ecx,edx);
	printk("esi\t\tedi\t\tebp\t\tesp\n\r%8x\t%8x\t%8x\t%8x\n\r",
		esi,edi,ebp,(long) esp);
	printk("\n\rds\tes\tfs\ttr\n\r%4x\t%4x\t%4x\t%4x\n\r",
		ds,es,fs,tr);
	printk("EIP: %8x   CS: %4x  EFLAGS: %8x\n\r",esp[0],esp[1],esp[2]);
}

void do_nmi(long esp, long error_code)
{
	die("nmi",esp,error_code);
}

void do_debug(long esp, long error_code)
{
	die("debug",esp,error_code);
}

void do_overflow(long esp, long error_code)
{
	die("overflow",esp,error_code);
}

void do_bounds(long esp, long error_code)
{
	die("bounds",esp,error_code);
}

void do_invalid_op(long esp, long error_code)
{
	die("invalid operand",esp,error_code);
}

void do_device_not_available(long esp, long error_code)
{
	die("device not available",esp,error_code);
}

void do_coprocessor_segment_overrun(long esp, long error_code)
{
	die("coprocessor segment overrun",esp,error_code);
}

void do_invalid_TSS(long esp,long error_code)
{
	die("invalid TSS",esp,error_code);
}

void do_segment_not_present(long esp,long error_code)
{
	die("segment not present",esp,error_code);
}

void do_stack_segment(long esp,long error_code)
{
	die("stack segment",esp,error_code);
}

void do_coprocessor_error(long esp, long error_code)
{
	if (last_task_used_math != current)
		return;
	die("coprocessor error",esp,error_code);
}

void do_reserved(long esp, long error_code)
{
	die("reserved (15,17-47) error",esp,error_code);
}

// 下面是异常（陷阱）中断程序初始化子程序。设置它们的中断调用门（中断向量）。
// set_trap_gate()与set_system_gate()的主要区别在于前者设置的特权级为0，后者是3。因此
// 断点陷阱中断int3、溢出中断overflow 和边界出错中断bounds 可以由任何程序产生。
// 这两个函数均是嵌入式汇编宏程序(include/asm/system.h,第36 行、39 行)。
void trap_init(void)
{
	int i;

	set_trap_gate(0,&divide_error);// 设置除操作出错的中断向量值。以下雷同。
	set_trap_gate(1,&debug);
	set_trap_gate(2,&nmi);
	set_system_gate(3,&int3);	/* int3-5 can be called from all */
	set_system_gate(4,&overflow);
	set_system_gate(5,&bounds);
	set_trap_gate(6,&invalid_op);
	set_trap_gate(7,&device_not_available);
	set_trap_gate(8,&double_fault);
	set_trap_gate(9,&coprocessor_segment_overrun);
	set_trap_gate(10,&invalid_TSS);
	set_trap_gate(11,&segment_not_present);
	set_trap_gate(12,&stack_segment);
	set_trap_gate(13,&general_protection);
	set_trap_gate(14,&page_fault);
	set_trap_gate(15,&reserved);
	set_trap_gate(16,&coprocessor_error);
// 下面将int17-48 的陷阱门先均设置为reserved，以后每个硬件初始化时会重新设置自己的陷阱门。
	for (i=17;i<48;i++)
		set_trap_gate(i,&reserved);
	set_trap_gate(45,&irq13);// 设置协处理器的陷阱门。
	outb_p(inb_p(0x21)&0xfb,0x21);// 允许主8259A 芯片的IRQ2 中断请求。
	outb(inb_p(0xA1)&0xdf,0xA1);// 允许从8259A 芯片的IRQ13 中断请求。
	set_trap_gate(39,&parallel_interrupt);// 设置并行口的陷阱门。
}