内容まとめ¶

• この勉強会の趣旨: Linuxシステムコールを通して、カーネルの仕組みを勉強する
  • システムコール == カーネルのAPI。プログラマにとって馴染みやすそう
• 本日のお題「getpid」
  • プロセスIDを取得するシステムコール
  • スライド
  • サンプルコード
• 実際にサンプルコードを動かしてみる
  • プロセスIDが表示される。そりゃそうだ。
• 実際にソースコードを追ってみる
• syscallの定義
  • include/linux/unistd.h => include/asm/unistd.h
  • __SYSCALL - arch/c6x/kernel/sys_c6x.c:51
    • キーがsyscall numberで値がsyscallを呼び出す関数のテーブルを作ってる

• kernel/timer.cに定義されているらしいので飛んでみる
• SYSCALL_DEFINE0(getpid) - kernel/timer.c:1405
  • SYSCALL_DEFINED0はシステムコールを定義するマクロ(引数0)
  • currentの型はtask_struct構造体 - include/linux/sched.h:1264
    • #define current get_current() - include/asm/current.h:17
      • asm-generic は architecture specific ではない時の実装
    • プロセスの情報を表わす構造体
    • current変数は現在のプロセスの情報を保持している
    • 参考: プロセスとtask_struct構造体
    • task_struct の pid が今回目的のプロセス ID

• 「もっとABIとかsystem callの深い所に潜ってみようぜ！」

  • ABI = Application Binary Interface
    • アプリケーションとOSの間の低レベルのインタフェース
    • 参考 Application Binary Interface

• arch/x86/kernel/entry_32.S

  • 「entry.S contains the system-call and fault low-level handling routines.」
  • sysenter_do_call - arch/x86/kernel/entry_32.S:427
    • syenterに対する割り込みハンドラ(sysenterが呼び出されるとここが実行される)
    • call *sys_call_table(,%eax,4) - arch/x86/kernel/entry_32.S:430
      • %eaxにはシステムコール番号がつまれているので、それに対応するsys_call_tableを実行している
  • 参考: What are the calling conventions for UNIX & Linux system calls on x86-64

• sys_call_tableはどこに定義されているの？ - const sys_call_ptr_t sys_call_table[__NR_syscall_max+1] - arch/x86/kernel/syscall_32.c:18

  • [0 ... __NR_syscall_max] = &sys_ni_syscall, #include <asm/syscalls_32.h>
    • [N ... N’] は C99で追加された文法らしい
    • 0から__NR_syscall_maxのシステム例外を返すsys_ni_syscallで初期化
    • その後 asm/syscalls_32.h で後から上書き
      • asm/syscall_32.hはコンパイル時にarch/x86/syscall/syscalltbl.shを使って生成
        • 元データ: syscall_32.tbl

• glibc-2.16/sysdeps/unix/sysv/linux/i386/sysdep.h

  • INTERNAL_SYSCALL
    • kernel への割り込みを実際に発生させている所

• 三種類のシステム命令

  • int 80
    • 昔からあった命令。メモリにアクセスするのでオーバーヘッドが高い
  • sysenter
    • pen2 以降で追加した命令。レジスタだけで完結するので速い
  • syscall
    • AMDがK6で導入した命令(らしい)

• 今後の話

  • プロセス,スケジュール,ネットワーク,メモリ
    • プロセス、スケジューリング回りをベースに本を呼んでいくのはどう？
    • minixを見るのとかはどう？
    • プロのためのLinuxシステム10年効く技術

参考リンク

• Calling Convention についての stackoverflow
• int 2E/sysenter/syscall考察
• Introduction to UNIX assembly programming
• 2012/06/08 第１７回 IT基礎技術勉強会 メモ (euc-jpです)