traps.c

linux 0.11内核的源码

/* 
*  linux/kernel/traps.c 
* 
*  (C) 1991  Linus Torvalds 
*/ 

/* 
* 'Traps.c' handles hardware traps and faults after we have saved some 
* state in 'asm.s'. Currently mostly a debugging-aid, will be extended 
* to mainly kill the offending process (probably by giving it a signal, 
* but possibly by killing it outright if necessary). 
*/ 
/* 
* 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）。 
*/ 
#include <string.h>       // 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 <linux/head.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/sched.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/kernel.h> // 内核头文件。含有一些内核常用函数的原形定义。 
#include <asm/system.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/segment.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/io.h>       // 输入/输出头文件。定义硬件端口输入/输出宏汇编语句。 
// 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。 
// 用圆括号括住的组合语句（花括号中的语句）可以作为表达式使用，其中最后的__res 是其输出值。 
#define get_seg_byte(seg,addr) ({ \ 
register char __res; \ 
__asm__("push %%fs;mov %%ax,%%fs;movb %%fs:%2,%%al;pop %%fs" \ 
		:"=a" (__res):"" (seg),"m" (*(addr))); \ 
		__res;}) 
		
		// 取段 seg 中地址 addr 处的一个长字（4 字节）。 
#define get_seg_long(seg,addr) ({ \ 
		register unsigned long __res; \ 
		__asm__("push %%fs;mov %%ax,%%fs;movl %%fs:%2,%%eax;pop %%fs" \ 
        :"=a" (__res):"" (seg),"m" (*(addr))); \ 
		__res;}) 
		// 取 fs 段寄存器的值（选择符）。 
#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);                      // 程序退出处理。(kernel/exit.c,102) 

void page_exception(void);                   // 页异常。实际是 page_fault (mm/page.s,14) 
// 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 coprocessor_error(void);                // int16 (kernel/system_call.s,131)。 
void reserved(void);                         // int15 (kernel/asm.s,81)。 
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));   // 取任务寄存器值tr。 
	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。 
}