新增rust ffi (#77)

* 引入cargo

* 取消对Cargo.lock的跟踪

* 解决vscode报错问题

* new: rust的代码能够调用c语言的printk_color

* 1、将原本run.sh的工作拆解,变为几个不同的make命令
2、在docker镜像中编译rust

* 更改workflow

* update workflow

* new: 解决workflow无法通过编译的问题
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2022-11-11 15:35:37 +08:00
committed by GitHub
parent 5e023cf791
commit 2813126e31
271 changed files with 609 additions and 307 deletions

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@ -0,0 +1,8 @@
CFLAGS += -I .
all: syscall.o
syscall.o: syscall.c
$(CC) $(CFLAGS) -c syscall.c -o syscall.o

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@ -0,0 +1,611 @@
#include "syscall.h"
#include <common/errno.h>
#include <common/fcntl.h>
#include <common/string.h>
#include <driver/disk/ahci/ahci.h>
#include <exception/gate.h>
#include <exception/irq.h>
#include <filesystem/VFS/VFS.h>
#include <filesystem/fat32/fat32.h>
#include <mm/slab.h>
#include <process/process.h>
#include <time/sleep.h>
#include <common/kthread.h>
// 导出系统调用入口函数定义在entry.S中
extern void system_call(void);
extern void syscall_int(void);
extern uint64_t sys_clock(struct pt_regs *regs);
extern uint64_t sys_mstat(struct pt_regs *regs);
extern uint64_t sys_open(struct pt_regs *regs);
extern uint64_t sys_unlink_at(struct pt_regs *regs);
/**
* @brief 导出系统调用处理函数的符号
*
*/
/**
* @brief 系统调用不存在时的处理函数
*
* @param regs 进程3特权级下的寄存器
* @return ul
*/
ul system_call_not_exists(struct pt_regs *regs)
{
kerror("System call [ ID #%d ] not exists.", regs->rax);
return ESYSCALL_NOT_EXISTS;
} // 取消前述宏定义
/**
* @brief 重新定义为:把系统调用函数加入系统调用表
* @param syscall_num 系统调用号
* @param symbol 系统调用处理函数
*/
#define SYSCALL_COMMON(syscall_num, symbol) [syscall_num] = symbol,
/**
* @brief sysenter的系统调用函数从entry.S中跳转到这里
*
* @param regs 3特权级下的寄存器值,rax存储系统调用号
* @return ul 对应的系统调用函数的地址
*/
ul system_call_function(struct pt_regs *regs)
{
return system_call_table[regs->rax](regs);
}
/**
* @brief 初始化系统调用模块
*
*/
void syscall_init()
{
kinfo("Initializing syscall...");
set_system_trap_gate(0x80, 0, syscall_int); // 系统调用门
}
/**
* @brief 通过中断进入系统调用
*
* @param syscall_id
* @param arg0
* @param arg1
* @param arg2
* @param arg3
* @param arg4
* @param arg5
* @param arg6
* @param arg7
* @return long
*/
long enter_syscall_int(ul syscall_id, ul arg0, ul arg1, ul arg2, ul arg3, ul arg4, ul arg5, ul arg6, ul arg7)
{
long err_code;
__asm__ __volatile__("movq %2, %%r8 \n\t"
"movq %3, %%r9 \n\t"
"movq %4, %%r10 \n\t"
"movq %5, %%r11 \n\t"
"movq %6, %%r12 \n\t"
"movq %7, %%r13 \n\t"
"movq %8, %%r14 \n\t"
"movq %9, %%r15 \n\t"
"int $0x80 \n\t"
: "=a"(err_code)
: "a"(syscall_id), "m"(arg0), "m"(arg1), "m"(arg2), "m"(arg3), "m"(arg4), "m"(arg5), "m"(arg6),
"m"(arg7)
: "memory", "r8", "r9", "r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15", "rcx", "rdx");
return err_code;
}
/**
* @brief 打印字符串的系统调用
*
* 当arg1和arg2均为0时打印黑底白字否则按照指定的前景色和背景色来打印
*
* @param regs 寄存器
* @param arg0 要打印的字符串
* @param arg1 前景色
* @param arg2 背景色
* @return ul 返回值
*/
ul sys_put_string(struct pt_regs *regs)
{
printk_color(regs->r9, regs->r10, (char *)regs->r8);
// printk_color(BLACK, WHITE, (char *)regs->r8);
return 0;
}
/**
* @brief 关闭文件系统调用
*
* @param fd_num 文件描述符号
*
* @param regs
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_close(struct pt_regs *regs)
{
int fd_num = (int)regs->r8;
// kdebug("sys close: fd=%d", fd_num);
// 校验文件描述符范围
if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM)
return -EBADF;
// 文件描述符不存在
if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL)
return -EBADF;
struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num];
uint64_t ret;
// If there is a valid close function
if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->close)
ret = file_ptr->file_ops->close(file_ptr->dEntry->dir_inode, file_ptr);
kfree(file_ptr);
current_pcb->fds[fd_num] = NULL;
return 0;
}
/**
* @brief 从文件中读取数据
*
* @param fd_num regs->r8 文件描述符号
* @param buf regs->r9 输出缓冲区
* @param count regs->r10 要读取的字节数
*
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_read(struct pt_regs *regs)
{
int fd_num = (int)regs->r8;
void *buf = (void *)regs->r9;
int64_t count = (int64_t)regs->r10;
// 校验buf的空间范围
if (SYSCALL_FROM_USER(regs) && (!verify_area((uint64_t)buf, count)))
return -EPERM;
// kdebug("sys read: fd=%d", fd_num);
// 校验文件描述符范围
if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM)
return -EBADF;
// 文件描述符不存在
if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL)
return -EBADF;
if (count < 0)
return -EINVAL;
struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num];
uint64_t ret = 0;
if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->read)
ret = file_ptr->file_ops->read(file_ptr, (char *)buf, count, &(file_ptr->position));
return ret;
}
/**
* @brief 向文件写入数据
*
* @param fd_num regs->r8 文件描述符号
* @param buf regs->r9 输入缓冲区
* @param count regs->r10 要写入的字节数
*
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_write(struct pt_regs *regs)
{
int fd_num = (int)regs->r8;
void *buf = (void *)regs->r9;
int64_t count = (int64_t)regs->r10;
// 校验buf的空间范围
if (SYSCALL_FROM_USER(regs) && (!verify_area((uint64_t)buf, count)))
return -EPERM;
kdebug("sys write: fd=%d", fd_num);
// 校验文件描述符范围
if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM)
return -EBADF;
// 文件描述符不存在
if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL)
return -EBADF;
if (count < 0)
return -EINVAL;
struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num];
uint64_t ret = 0;
if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->write)
ret = file_ptr->file_ops->write(file_ptr, (char *)buf, count, &(file_ptr->position));
return ret;
}
/**
* @brief 调整文件的访问位置
*
* @param fd_num 文件描述符号
* @param offset 偏移量
* @param whence 调整模式
* @return uint64_t 调整结束后的文件访问位置
*/
uint64_t sys_lseek(struct pt_regs *regs)
{
int fd_num = (int)regs->r8;
long offset = (long)regs->r9;
int whence = (int)regs->r10;
// kdebug("sys_lseek: fd=%d", fd_num);
uint64_t retval = 0;
// 校验文件描述符范围
if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM)
return -EBADF;
// 文件描述符不存在
if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL)
return -EBADF;
struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num];
if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->lseek)
retval = file_ptr->file_ops->lseek(file_ptr, offset, whence);
return retval;
}
uint64_t sys_fork(struct pt_regs *regs)
{
return do_fork(regs, 0, regs->rsp, 0);
}
uint64_t sys_vfork(struct pt_regs *regs)
{
return do_fork(regs, CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_SIGNAL, regs->rsp, 0);
}
/**
* @brief 将堆内存调整为arg0
*
* @param arg0 新的堆区域的结束地址
* arg0=-1 ===> 返回堆区域的起始地址
* arg0=-2 ===> 返回堆区域的结束地址
* @return uint64_t 错误码
*
*/
uint64_t sys_brk(struct pt_regs *regs)
{
uint64_t new_brk = PAGE_2M_ALIGN(regs->r8);
// kdebug("sys_brk input= %#010lx , new_brk= %#010lx bytes current_pcb->mm->brk_start=%#018lx
// current->end_brk=%#018lx", regs->r8, new_brk, current_pcb->mm->brk_start, current_pcb->mm->brk_end);
if ((int64_t)regs->r8 == -1)
{
// kdebug("get brk_start=%#018lx", current_pcb->mm->brk_start);
return current_pcb->mm->brk_start;
}
if ((int64_t)regs->r8 == -2)
{
// kdebug("get brk_end=%#018lx", current_pcb->mm->brk_end);
return current_pcb->mm->brk_end;
}
if (new_brk > current_pcb->addr_limit) // 堆地址空间超过限制
return -ENOMEM;
int64_t offset;
if (new_brk >= current_pcb->mm->brk_end)
offset = (int64_t)(new_brk - current_pcb->mm->brk_end);
else
offset = -(int64_t)(current_pcb->mm->brk_end - new_brk);
new_brk = mm_do_brk(current_pcb->mm->brk_end, offset); // 扩展堆内存空间
current_pcb->mm->brk_end = new_brk;
return 0;
}
/**
* @brief 将堆内存空间加上offset注意该系统调用只应在普通进程中调用而不能是内核线程
*
* @param arg0 offset偏移量
* @return uint64_t the previous program break
*/
uint64_t sys_sbrk(struct pt_regs *regs)
{
uint64_t retval = current_pcb->mm->brk_end;
if ((int64_t)regs->r8 > 0)
{
uint64_t new_brk = PAGE_2M_ALIGN(retval + regs->r8);
if (new_brk > current_pcb->addr_limit) // 堆地址空间超过限制
{
kdebug("exceed mem limit, new_brk = %#018lx", new_brk);
return -ENOMEM;
}
}
else
{
if ((__int128_t)current_pcb->mm->brk_end + (__int128_t)regs->r8 < current_pcb->mm->brk_start)
return retval;
}
// kdebug("do brk");
uint64_t new_brk = mm_do_brk(current_pcb->mm->brk_end, (int64_t)regs->r8); // 调整堆内存空间
// kdebug("do brk done, new_brk = %#018lx", new_brk);
current_pcb->mm->brk_end = new_brk;
return retval;
}
/**
* @brief 重启计算机
*
* @return
*/
uint64_t sys_reboot(struct pt_regs *regs)
{
// 重启计算机
io_out8(0x64, 0xfe);
return 0;
}
/**
* @brief 切换工作目录
*
* @param dest_path 目标路径
* @return
+--------------+------------------------+
| 返回码 | 描述 |
+--------------+------------------------+
| 0 | 成功 |
| EACCESS | 权限不足 |
| ELOOP | 解析path时遇到路径循环 |
| ENAMETOOLONG | 路径名过长 |
| ENOENT | 目标文件或目录不存在 |
| ENODIR | 检索期间发现非目录项 |
| ENOMEM | 系统内存不足 |
| EFAULT | 错误的地址 |
| ENAMETOOLONG | 路径过长 |
+--------------+------------------------+
*/
uint64_t sys_chdir(struct pt_regs *regs)
{
char *dest_path = (char *)regs->r8;
// kdebug("dest_path=%s", dest_path);
// 检查目标路径是否为NULL
if (dest_path == NULL)
return -EFAULT;
// 计算输入的路径长度
int dest_path_len;
if (regs->cs & USER_CS)
{
dest_path_len = strnlen_user(dest_path, PAGE_4K_SIZE);
}
else
dest_path_len = strnlen(dest_path, PAGE_4K_SIZE);
// 长度小于等于0
if (dest_path_len <= 0)
return -EFAULT;
else if (dest_path_len >= PAGE_4K_SIZE)
return -ENAMETOOLONG;
// 为路径字符串申请空间
char *path = kmalloc(dest_path_len + 1, 0);
// 系统内存不足
if (path == NULL)
return -ENOMEM;
memset(path, 0, dest_path_len + 1);
if (regs->cs & USER_CS)
{
// 将字符串从用户空间拷贝进来, +1是为了拷贝结尾的\0
strncpy_from_user(path, dest_path, dest_path_len + 1);
}
else
strncpy(path, dest_path, dest_path_len + 1);
// kdebug("chdir: path = %s", path);
struct vfs_dir_entry_t *dentry = vfs_path_walk(path, 0);
kfree(path);
if (dentry == NULL)
return -ENOENT;
// kdebug("dentry->name=%s, namelen=%d", dentry->name, dentry->name_length);
// 目标不是目录
if (dentry->dir_inode->attribute != VFS_IF_DIR)
return -ENOTDIR;
return 0;
}
/**
* @brief 获取目录中的数据
*
* @param fd 文件描述符号
* @return uint64_t dirent的总大小
*/
uint64_t sys_getdents(struct pt_regs *regs)
{
int fd = (int)regs->r8;
void *dirent = (void *)regs->r9;
long count = (long)regs->r10;
if (fd < 0 || fd > PROC_MAX_FD_NUM)
return -EBADF;
if (count < 0)
return -EINVAL;
struct vfs_file_t *filp = current_pcb->fds[fd];
if (filp == NULL)
return -EBADF;
uint64_t retval = 0;
if (filp->file_ops && filp->file_ops->readdir)
retval = filp->file_ops->readdir(filp, dirent, &vfs_fill_dirent);
return retval;
}
/**
* @brief 执行新的程序
*
* @param user_path(r8寄存器) 文件路径
* @param argv(r9寄存器) 参数列表
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_execve(struct pt_regs *regs)
{
// kdebug("sys_execve");
char *user_path = (char *)regs->r8;
char **argv = (char **)regs->r9;
int path_len = strnlen_user(user_path, PAGE_4K_SIZE);
// kdebug("path_len=%d", path_len);
if (path_len >= PAGE_4K_SIZE)
return -ENAMETOOLONG;
else if (path_len <= 0)
return -EFAULT;
char *path = (char *)kmalloc(path_len + 1, 0);
if (path == NULL)
return -ENOMEM;
memset(path, 0, path_len + 1);
// kdebug("before copy file path from user");
// 拷贝文件路径
strncpy_from_user(path, user_path, path_len);
path[path_len] = '\0';
// kdebug("before do_execve, path = %s", path);
// 执行新的程序
uint64_t retval = do_execve(regs, path, argv, NULL);
kfree(path);
return retval;
}
/**
* @brief 等待进程退出
*
* @param pid 目标进程id
* @param status 返回的状态信息
* @param options 等待选项
* @param rusage
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_wait4(struct pt_regs *regs)
{
uint64_t pid = regs->r8;
int *status = (int *)regs->r9;
int options = regs->r10;
void *rusage = (void *)regs->r11;
struct process_control_block *proc = NULL;
struct process_control_block *child_proc = NULL;
// 查找pid为指定值的进程
// ps: 这里判断子进程的方法没有按照posix 2008来写。
// todo: 根据进程树判断是否为当前进程的子进程
for (proc = &initial_proc_union.pcb; proc->next_pcb != &initial_proc_union.pcb; proc = proc->next_pcb)
{
if (proc->next_pcb->pid == pid)
{
child_proc = proc->next_pcb;
break;
}
}
if (child_proc == NULL)
return -ECHILD;
// 暂时不支持options选项该值目前必须为0
if (options != 0)
return -EINVAL;
// 如果子进程没有退出,则等待其退出
while (child_proc->state != PROC_ZOMBIE)
wait_queue_sleep_on_interriptible(&current_pcb->wait_child_proc_exit);
// 拷贝子进程的返回码
if (likely(status != NULL))
*status = child_proc->exit_code;
// copy_to_user(status, (void*)child_proc->exit_code, sizeof(int));
proc->next_pcb = child_proc->next_pcb;
process_release_pcb(child_proc);
return 0;
}
/**
* @brief 进程退出
*
* @param exit_code 退出返回码
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_exit(struct pt_regs *regs)
{
return process_do_exit(regs->r8);
}
uint64_t sys_nanosleep(struct pt_regs *regs)
{
const struct timespec *rqtp = (const struct timespec *)regs->r8;
struct timespec *rmtp = (struct timespec *)regs->r9;
return nanosleep(rqtp, rmtp);
}
ul sys_ahci_end_req(struct pt_regs *regs)
{
ahci_end_request();
return 0;
}
// 系统调用的内核入口程序
void do_syscall_int(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
{
ul ret = system_call_table[regs->rax](regs);
regs->rax = ret; // 返回码
}
system_call_t system_call_table[MAX_SYSTEM_CALL_NUM] = {
[0] = system_call_not_exists,
[1] = sys_put_string,
[2] = sys_open,
[3] = sys_close,
[4] = sys_read,
[5] = sys_write,
[6] = sys_lseek,
[7] = sys_fork,
[8] = sys_vfork,
[9] = sys_brk,
[10] = sys_sbrk,
[11] = sys_reboot,
[12] = sys_chdir,
[13] = sys_getdents,
[14] = sys_execve,
[15] = sys_wait4,
[16] = sys_exit,
[17] = sys_mkdir,
[18] = sys_nanosleep,
[19] = sys_clock,
[20] = sys_pipe,
[21] = sys_mstat,
[22] = sys_unlink_at,
[23 ... 254] = system_call_not_exists,
[255] = sys_ahci_end_req,
};

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@ -0,0 +1,100 @@
#pragma once
#include <common/glib.h>
#include <common/kprint.h>
#include <common/unistd.h>
#include <process/ptrace.h>
// 定义最大系统调用数量
#define MAX_SYSTEM_CALL_NUM 256
#define ESYSCALL_NOT_EXISTS 1
typedef unsigned long (*system_call_t)(struct pt_regs *regs);
extern void ret_from_system_call(void); // 导出从系统调用返回的函数定义在entry.S
extern system_call_t system_call_table[MAX_SYSTEM_CALL_NUM];
// 判断系统调用是否来自用户态
#define SYSCALL_FROM_USER(regs) ((regs)->cs & USER_CS)
// 判断系统调用是否来自内核态
#define SYSCALL_FROM_KERNEL(regs) (!SYSCALL_FROM_USER(regs))
/**
* @brief 初始化系统调用模块
*
*/
void syscall_init();
/**
* @brief 用户态系统调用入口函数
* 从用户态进入系统调用
* @param syscall_id 系统调用id
* @return long 错误码
*/
long enter_syscall(ul syscall_id, ul arg0, ul arg1, ul arg2, ul arg3, ul arg4, ul arg5, ul arg6, ul arg7);
long enter_syscall_int(ul syscall_id, ul arg0, ul arg1, ul arg2, ul arg3, ul arg4, ul arg5, ul arg6, ul arg7);
/**
* @brief 系统调用不存在时的处理函数
*
* @param regs 进程3特权级下的寄存器
* @return ul
*/
ul system_call_not_exists(struct pt_regs *regs);
/**
* @brief 打印字符串的系统调用
*
* 当arg1和arg2均为0时打印黑底白字否则按照指定的前景色和背景色来打印
*
* @param regs 寄存器
* @param arg0 要打印的字符串
* @param arg1 前景色
* @param arg2 背景色
* @return ul 返回值
*/
ul sys_printf(struct pt_regs *regs);
/**
* @brief 将堆内存调整为arg0
*
* @param arg0 新的堆区域的结束地址
* arg0=0 ===> 返回堆区域的起始地址
* arg0=-1 ===> 返回堆区域的结束地址
* @return uint64_t 错误码
*
*/
uint64_t sys_brk(struct pt_regs *regs);
/**
* @brief 将堆内存空间加上offset注意该系统调用只应在普通进程中调用而不能是内核线程
*
* @param arg0 offset偏移量
* @return uint64_t the previous program break
*/
uint64_t sys_sbrk(struct pt_regs *regs);
/**
* @brief 创建文件夹
* 在VFS.c中实现
* @param path(r8) 路径
* @param mode(r9) 模式
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_mkdir(struct pt_regs *regs);
/**
* @brief 创建管道
* 在pipe.c中实现
* @param fd(r8) 文件句柄指针
* @param num(r9) 文件句柄个数
* @return uint64_t
*/
uint64_t sys_pipe(struct pt_regs *regs);
ul sys_ahci_end_req(struct pt_regs *regs);
// 系统调用的内核入口程序
void do_syscall_int(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code);

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@ -0,0 +1,38 @@
#pragma once
/**
* 系统调用说明
* 1 printf
*
*
* 255 AHCI end_request
*
*/
#define SYS_NOT_EXISTS 0
#define SYS_PUT_STRING 1
#define SYS_OPEN 2
#define SYS_CLOSE 3
#define SYS_READ 4
#define SYS_WRITE 5
#define SYS_LSEEK 6
#define SYS_FORK 7
#define SYS_VFORK 8
#define SYS_BRK 9
#define SYS_SBRK 10
#define SYS_REBOOT 11 // 重启
#define SYS_CHDIR 12 // 切换工作目录
#define SYS_GET_DENTS 13 // 获取目录中的数据
#define SYS_EXECVE 14 // 执行新的应用程序
#define SYS_WAIT4 15 // 等待进程退出
#define SYS_EXIT 16 // 进程退出
#define SYS_MKDIR 17 // 创建文件夹
#define SYS_NANOSLEEP 18 // 纳秒级休眠
#define SYS_CLOCK 19 // 获取当前cpu时间
#define SYS_PIPE 20 // 创建管道
#define SYS_MSTAT 21 // 获取系统的内存状态信息
#define SYS_UNLINK_AT 22 // 删除文件夹/删除文件链接
#define SYS_AHCI_END_REQ 255 // AHCI DMA请求结束end_request的系统调用