Chapter 8.3 - traps.c 程序
Created by : Mr Dk.
2019 / 08 / 15 10:57
Ningbo, Zhejiang, China
8.3 traps.c 程序
8.3.1 功能描述
实现了 asm.s 汇编程序中调用的 C 函数，用于显示出错位置和出错号等调试信息。其中的 die() 函数用于在中断处理中显示详细的出错信息，而 trap_init() 函数则在之前的 init/main.c 中被调用，初始化硬件异常处理中断向量。
8.3.2 代码注释
首先，定义了三个嵌入汇编的宏函数，作用分别为：
- 取段 seg 中地址 addr 处的一个字节
- 取段 seg 中地址 addr 处的一个长字
- 取 fs 段寄存器的值
其中，定义了一个寄存器变量 __res，将会被保存在一个寄存器中，以便于快速访问和操作。
// 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; \
})
// 取段 seg 中地址 addr 处的一个长字
#define get_seg_long(seg, addr) ({ \
register 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
#define _fs() ({ \
register unsigned short __res; \
__asm__( \
"mov %%fs, %%ax" : "=a" (__res): \
); \
__res; \
})
接下来是一个通用的子函数 die()
- 用于打印错误名称、出错码、调用程序的 EIP、EFLAGS、ESP、fs 段寄存器
- 段基址、段长度、pid、任务号、10B 指令码
- 若堆栈在用户数据段，则打印 16B 堆栈内容
// str - 错误名字符串
// esp_ptr - 被中断的出错程序信息在栈中信息的指针 esp0
// nr - 出错码
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 < 10; i++)
printk("%02x ", 0xff & get_seg_byte(esp[1], (i+(char *)esp[0])));
printk("\n");
}
str(i); // 取当前运行任务的任务号
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);
}
接下来是 asm.s 中调用的中断处理 C 函数，以 do_ 前缀开头：
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_alignment_check(long esp, long error_code)
{
die("alignment check", 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 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);
}
下面定义了一些函数原型，用于中断初始化：
没弄懂的一点是，只声明了原型，没有函数实现啊
void page_exception(void); // 页异常 (page_fault)
void divide_error(void); // INT 0
void debug(void); // INT 1
void nmi(void); // INT 2
void int3(void); // INT 3
void overflow(void); // INT 4
void bounds(void); // INT 5
void invalid_op(void); // INT 6
void device_not_available(void); // INT 7
void double_fault(void); // INT 8
void coprocessor_segment_overrun(void); // INT 9
void invalid_TSS(void); // INT 10
void segment_not_present(void); // INT 11
void stack_segment(void); // INT 12
void general_protection(void); // INT 13
void page_fault(void); // INT 14
void coprocessor_error(void); // INT 16
void reserved(void); // INT 15
void parallel_interrupt(void); // INT 39
void irq13(void); // INT 45
void alignment_check(void); // INT 46
下面是内核初始化程序中调用的 trap_init() 函数，其中用到了 set_trap_gate() 和 set_system_gate()，都用到了 IDT 中的陷阱门：前者设置的特权级为 0，后者为 3。这两个函数是嵌入汇编程序 (include/asm/system.h)。
void trap_init(void)
{
int i;
// 设置中断向量值
set_trap_gate(0, ÷_error);
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);
set_trap_gate(17, &alignment_check);
// 下面把 INT 17-47 的陷阱门均先设置为 reserved
// 以后各硬件初始化时会重新设置自己的陷阱门
for (i = 18; i < 48; i++)
set_trap_gate(i, &reserved);
// 协处理器 INT 45 的陷阱门描述符
set_trap_gate(45, &irq13);
// 允许 8259A 主芯片的 IRQ2 中断请求
outb_p(inb_p(0x21) & 0xfb, 0x21);
// 允许 8259A 从芯片的 IRQ13 中断请求
outb(inb_p(0xA1) & 0xdf, 0xA1);
// 设置并行口 1 的中断 0x27 陷阱门描述符
set_trap_gate(39, ¶llel_interrupt);
}