DragonOS-Community/DragonOS
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🆕 do_execve函数，跳转至应用层

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fslongjin 2022-02-13 22:41:35 +08:00
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10
README.md
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@ -1,12 +1,14 @@
# DragonOS
**Languages** 中文|[English](README_EN.md)
 
这是一个运行于x86_64平台的64位操作系统。目前正在开发之中！
## 开发环境
GCC==8.0
GCC>=8.0
bochs==2.7
@ -48,7 +50,7 @@ bximage
- [ ] 图形驱动
- [ ] 第一个进程
- [x] 第一个进程
- [ ] 进程管理
@ -101,7 +103,3 @@ fslongjin
## 赞赏者列表
暂无

46
kernel/common/glib.h
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@ -90,22 +90,6 @@ static inline void list_append(struct List *entry, struct List *node)
list_add(tail, node);
}
void list_add_to_behind(struct List * entry,struct List * new) ////add to entry behind
{
new->next = entry->next;
new->prev = entry;
new->next->prev = new;
entry->next = new;
}
void list_add_to_before(struct List * entry,struct List * new) ////add to entry behind
{
new->next = entry;
entry->prev->next = new;
new->prev = entry->prev;
entry->prev = new;
}
static inline void list_del(struct List *entry)
{
/**
@ -274,7 +258,6 @@ void io_out32(unsigned short port, unsigned int value)
: "memory");
}
/**
* @brief 读取rsp寄存器的值（存储了页目录的基地址）
*
@ -343,3 +326,32 @@ unsigned long *get_rbx()
: "=r"(tmp)::"memory");
return tmp;
}
// ========= MSR寄存器组操作 =============
/**
* @brief 向msr寄存器组的address处的寄存器写入值value
*
* @param address 地址
* @param value 要写入的值
*/
void wrmsr(ul address, ul value)
{
__asm__ __volatile__("wrmsr \n\t" ::"d"(value >> 32), "a"(value & 0xffffffff), "c"(address)
: "memory");
}
/**
* @brief 从msr寄存器组的address地址处读取值
*
* @param address 地址
* @return ul address处的寄存器的值
*/
ul rdmsr(ul address)
{
unsigned int tmp0, tmp1;
__asm__ __volatile__("rdmsr \n\t"
: "=d"(tmp0), "=a"(tmp1)
: "c"(address)
: "memory");
return ((ul)tmp0 << 32) | tmp1;
}

32
kernel/exception/entry.S
View File

@ -99,6 +99,38 @@ Err_Code:
jmp ret_from_exception
// 从系统调用中返回
ENTRY(ret_from_system_call)
movq %rax, 0x80(%rsp) // 将当前rax的值先存到栈中rax的位置
popq %r15
popq %r14
popq %r13
popq %r12
popq %r11
popq %r10
popq %r9
popq %r8
popq %rbx
popq %rcx
popq %rdx
popq %rsi
popq %rdi
popq %rbp
popq %rax // 不允许直接pop到ds
movq %rax, %ds
popq %rax
movq %rax, %es
popq %rax
addq $0x38, %rsp
.byte 0x48
sysexit
// 0 #DE 除法错误
ENTRY(divide_error)

54
kernel/head.S
View File

@ -111,12 +111,12 @@ SetUp_TSS64:
addq $103, %rax // 设置段长度
leaq GDT_Table(%rip), %rdi
movq %rax, 64(%rdi) // 把低八B存储到GDT第8项
movq %rax, 80(%rdi) // 把低八B存储到GDT第10项
shrq $32, %rdx
movq %rdx, 72(%rdi) // 高8B存到GDT低9项
movq %rdx, 88(%rdi) // 高8B存到GDT第11项
// 装载任务状态段寄存器(已改为在main.c中使用load_TR宏进行装载)
// mov $0x40, %ax // 设置起始地址为64
// mov $0x50, %ax // 设置起始地址为80
// ltr %ax
// 切换到内核主程序
@ -152,7 +152,7 @@ ENTRY(_stack_start)
.org 0x1000 //设置页表位置为内核执行头程序的0x1000处
__PML4E:
.quad 0x102007 // 系统访问，可读写，已存在， 地址在31~12位
.quad 0x102007 // 用户访问，可读写，已存在， 地址在31~12位
.fill 255,8,0
.quad 0x102007
.fill 255,8,0
@ -161,26 +161,26 @@ __PML4E:
__PDPTE:
.quad 0x103003 // 用户访问，可读写，已存在
.quad 0x103007 // 用户访问，可读写，已存在
.fill 511,8,0
.org 0x3000
__PDE:
.quad 0x000083 // 用户访问，可读写，已存在
.quad 0x200083
.quad 0x400083
.quad 0x600083
.quad 0x800083
.quad 0xe0000083 /*0x a00000*/
.quad 0xe0200083
.quad 0xe0400083
.quad 0xe0600083 /*0x1000000*/
.quad 0xe0800083
.quad 0xe0a00083
.quad 0xe0c00083
.quad 0xe0e00083
.quad 0x000087 // 用户访问，可读写，已存在
.quad 0x200087
.quad 0x400087
.quad 0x600087
.quad 0x800087
.quad 0xe0000087 /*0x a00000*/
.quad 0xe0200087
.quad 0xe0400087
.quad 0xe0600087 /*0x1000000*/
.quad 0xe0800087
.quad 0xe0a00087
.quad 0xe0c00087
.quad 0xe0e00087
.fill 499,8,0
// GDT表
@ -188,14 +188,16 @@ __PDE:
.global GDT_Table // 使得GDT可以被外部程序引用或者访问
GDT_Table:
.quad 0x0000000000000000 // 0 空描述符 00
.quad 0x0020980000000000 // 1 内核64位代码段描述符 08
.quad 0x0000920000000000 // 2 内核64位数据段描述符 10
.quad 0x0020f80000000000 // 3 用户64位代码段描述符 18
.quad 0x0000f20000000000 // 4 用户64位数据段描述符 20
.quad 0x00cf9a000000ffff // 5 内核32位代码段描述符 28
.quad 0x00cf92000000ffff // 6 内核32位数据段描述符 30
.fill 10, 8, 0 // 8~9 TSS(跳过了第七段) 重复十次填充8字节的空间，赋值为0
.quad 0x0000000000000000 // 0 空描述符 0x00
.quad 0x0020980000000000 // 1 内核64位代码段描述符 0x08
.quad 0x0000920000000000 // 2 内核64位数据段描述符 0x10
.quad 0x0000000000000000 // 3 用户32位代码段描述符 0x18
.quad 0x0000000000000000 // 4 用户32位数据段描述符 0x20
.quad 0x0020f80000000000 // 5 用户64位代码段描述符 0x28
.quad 0x0000f20000000000 // 6 用户64位数据段描述符 0x30
.quad 0x00cf9a000000ffff // 7 内核32位代码段描述符 0x38
.quad 0x00cf92000000ffff // 8 内核32位数据段描述符 0x40
.fill 10, 8, 0 // 10-11 TSS(跳过了第9段) 重复十次填充8字节的空间，赋值为0
GDT_END:
GDT_POINTER:

2
kernel/main.c
View File

@ -65,7 +65,7 @@ void system_initialize()
// 初始化printk
init_printk(1440, 900, FR_address, 1440 * 900 * 4, 8, 16);
load_TR(8); // 加载TR寄存器
load_TR(10); // 加载TR寄存器
// 初始化任务状态段表
ul tss_item_addr = 0xffff800000007c00;

3
kernel/mm/mm.c
View File

@ -191,10 +191,11 @@ void mm_init()
*/
/*
// 消除一致性页表映射，将页目录（PML4E）的前10项清空
for (int i = 0; i < 10; ++i)
*(phys_2_virt(global_CR3) + i) = 0UL;
*/
flush_tlb();

65
kernel/process/process.c
View File

@ -26,7 +26,38 @@ void __switch_to(struct process_control_block *prev, struct process_control_bloc
__asm__ __volatile__("movq %0, %%fs \n\t" ::"a"(next->thread->fs));
__asm__ __volatile__("movq %0, %%gs \n\t" ::"a"(next->thread->gs));
}
/**
* @brief 这是一个用户态的程序
*
*/
void user_level_function()
{
kinfo("Program (user_level_function) is runing...");
while(1);
}
/**
* @brief 使当前进程去执行新的代码
*
* @param regs 当前进程的寄存器
* @return ul 错误码
*/
ul do_execve(struct pt_regs *regs)
{
// 选择这两个寄存器是对应了sysexit指令的需要
regs->rdx = 0x800000; // rip 应用层程序的入口地址 这里的地址选择没有特殊要求，只要是未使用的内存区域即可。
regs->rcx = 0xa00000; // rsp 应用层程序的栈顶地址
regs->rax = 1;
regs->ds = 0;
regs->es = 0;
kdebug("do_execve is running...");
// 将程序代码拷贝到对应的内存中
memcpy((void *)0x800000, user_level_function, 1024);
return 0;
}
/**
@ -38,6 +69,21 @@ void __switch_to(struct process_control_block *prev, struct process_control_bloc
ul initial_kernel_thread(ul arg)
{
kinfo("initial proc running...\targ:%#018lx", arg);
struct pt_regs *regs;
current_pcb->thread->rip = (ul)ret_from_system_call;
current_pcb->thread->rsp = (ul)current_pcb + STACK_SIZE - sizeof(struct pt_regs);
regs = (struct pt_regs *)current_pcb->thread->rsp;
// 将返回用户层的代码压入堆栈，向rdx传入regs的地址，然后jmp到do_execve这个系统调用api的处理函数 这里的设计思路和switch_proc类似
__asm__ __volatile__("movq %1, %%rsp \n\t"
"pushq %2 \n\t"
"jmp do_execve \n\t" ::"D"(regs),
"m"(current_pcb->thread->rsp), "m"(current_pcb->thread->rip)
: "memory");
return 1;
}
@ -88,9 +134,7 @@ __asm__ (
" movq %rdx, %rdi \n\t"
" callq *%rbx \n\t"
" movq %rax, %rdi \n\t"
" callq do_exit \n\t"
);
" callq do_exit \n\t");
/**
* @brief 初始化内核进程
@ -116,7 +160,6 @@ int kernel_thread(unsigned long (*fn)(unsigned long), unsigned long arg, unsigne
regs.cs = KERNEL_CS;
regs.ss = KERNEL_DS;
// 置位中断使能标志位
regs.rflags = (1 << 9);
@ -129,7 +172,6 @@ int kernel_thread(unsigned long (*fn)(unsigned long), unsigned long arg, unsigne
void process_init()
{
initial_mm.pgd = (pml4t_t *)global_CR3;
initial_mm.code_addr_start = memory_management_struct.kernel_code_start;
@ -146,16 +188,17 @@ void process_init()
initial_mm.stack_start = _stack_start;
// 向MSR寄存器组中的 IA32_SYSENTER_CS寄存器写入内核的代码段的地址
wrmsr(0x174, KERNEL_CS);
// 初始化进程和tss
set_TSS64(initial_thread.rbp, initial_tss[0].rsp1, initial_tss[0].rsp2, initial_tss[0].ist1, initial_tss[0].ist2, initial_tss[0].ist3, initial_tss[0].ist4, initial_tss[0].ist5, initial_tss[0].ist6, initial_tss[0].ist7);
initial_tss[0].rsp0 = initial_thread.rbp;
// 初始化进程的循环链表
list_init(&initial_proc_union.pcb.list);
kernel_thread(initial_kernel_thread, 10, CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL); // 初始化内核进程
initial_proc_union.pcb.state = PROC_RUNNING;
@ -180,14 +223,11 @@ unsigned long do_fork(struct pt_regs *regs, unsigned long clone_flags, unsigned
{
struct process_control_block *tsk = NULL;
// 获取一个物理页并在这个物理页内初始化pcb
struct Page *pp = alloc_pages(ZONE_NORMAL, 1, PAGE_PGT_MAPPED | PAGE_ACTIVE | PAGE_KERNEL);
tsk = (struct process_control_block *)phys_2_virt(pp->addr_phys);
memset(tsk, 0, sizeof(*tsk));
// 将当前进程的pcb复制到新的pcb内
@ -198,7 +238,6 @@ unsigned long do_fork(struct pt_regs *regs, unsigned long clone_flags, unsigned
list_add(&initial_proc_union.pcb.list, &tsk->list);
++(tsk->pid);
tsk->state = PROC_UNINTERRUPTIBLE;
@ -214,9 +253,9 @@ unsigned long do_fork(struct pt_regs *regs, unsigned long clone_flags, unsigned
thd->rip = regs->rip;
thd->rsp = (ul)tsk + STACK_SIZE - sizeof(struct pt_regs);
// 若进程不是内核层的进程，则跳转到ret from intr
// 若进程不是内核层的进程，则跳转到ret from system call
if (!(tsk->flags & PF_KTHREAD))
thd->rip = regs->rip = (ul)ret_from_intr;
thd->rip = regs->rip = (ul)ret_from_system_call;
tsk->state = PROC_RUNNING;

3
kernel/process/process.h
View File

@ -16,7 +16,8 @@
#include "ptrace.h"
extern unsigned long _stack_start; // 导出内核层栈基地址（定义在head.S）
extern void ret_from_intr(); // 导出从中断返回的函数（定义在entry.S）
extern void ret_from_intr(void); // 导出从中断返回的函数（定义在entry.S）
extern void ret_from_system_call(void); // 导出从中断返回的函数（定义在entry.S）
// 进程的内核栈大小 32K
#define STACK_SIZE 32768