讀書報告

《庖丁解牛Linux內核分析》

第 1 章 計算工作原理

1.1 存儲程序計算機工作模型
1.2 x86-32匯編基礎
1.3匯編一個簡單的C語言程序並分析其匯編指令執行過程

因為本科時期學過《微機原理與接口技術》課程，學習過8086/8088的匯編語言，所以基本上算是復習。

• 通用寄存器
  EAX：累加器，是算術運算的主要寄存器，I/O指令使用該寄存器與外設傳送信息
  EBX：通用寄存器，常用作基址寄存器
  ECX：通用寄存器，在循環時作為隱含的計數器
  EDX：通用寄存器，可以和AX一起存儲雙字，DX存放高位
  ESP：用來指示棧頂的偏移地址
  EBP：常用作堆棧區中的基地址指針
  ESI：源變址寄存器，具有自動增/減功能
  EDI：目的變址寄存器，具有自動增/減功能
• 段寄存器
  CS：代碼段寄存器，存放代碼段的段基址或段選擇字
  DS：數據段寄存器，存放數據段的段基址或段選擇字
  ES：附加段寄存器，存放附加數據段的段基址或段選擇字。
  SS：堆棧段寄存器，存放堆棧段的段基址或段選擇字
  FS：附加段寄存器，存放附加數據段的段基址或段選擇字
  GS：附加段寄存器，存放附加數據段的段基址或段選擇字

《Linux內核原理與實現（第3版)》第1、2、18章

第 1 章 Linux內核簡介

• Linux與Unix的淵源及歷史
• 操作系統和內核
• Linux內核的特點

第 2 章 從內核出發

• 內核源碼的獲取
• 內核和編譯內核

第 18 章 調試

• 調試準備
• 內核bug的分類

• 調試方法

  • printk( )
  • oops
  • 配置選項
  • BUG( )和BUG_ON( )
  • 系統請求鍵

• gdb和kgdb
• 探測系統

• 二分搜索

本科時學習過操作系統課程，對於內核態有一定了解，但未自己進行內核開發，第 2 章進行學習準備，第 18 章先學習怎樣處理之後內核開發可能會遇到的問題，十分合理。

• Linux內核獲取

     $ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git
     $ git pull

• 結合上次所學，對gdb的使用更加了解，但gdb無法修改內核數據。
• 近期俗事纏身，未能真正完全按照老師教導的方式深入學習第 18 章，沒能對內核調試函數進行一個個詳細的分析學習。

讀書收獲

• mov指令中，movl中的l是指32位，movb中b指8位，movq中q指64位；
• 對Linux內核有了一個初步的淺顯的了解，獲取了內核源碼，學習了幾種調試方法，為之後的內核編程做準備；
• 兩年以後再次學習匯編語言，很有意思，有不少新的感悟，希望能用於以後的編程實現中；
• 之前學過的操作系統知識終於要用於編程實現，希望在之後的Linux內核開發中獲得更多樂趣。

實驗報告

實驗過程

• 使用vim按照要求編輯main.c
  可通過實驗樓支持的復制/粘貼數據傳遞
• 使用gcc編譯main.c，產生匯編代碼文件main.s

    $ gcc -S -o main.s main.c -m32

過程如圖：

• 打開main.s，刪除輔助信息，查看匯編代碼
  使用g/.s*/d刪除所有以“.”打頭的字符
  結果如圖：
  

實驗分析

匯編代碼工作過程

從main程序開始執行

• ebp入棧
• 把ebp值賦予給esp
• 將esp值減4，指向下一存儲空間（棧單位存儲空間）
• 將數值20181018（日期）存在esp所指的存儲空間中

調用f函數

• ebp入棧
• 把ebp值賦予給esp
• 將esp減4，指向下一地址空間
• 將ebp加8所指向的存儲空間內的內容賦予給累加寄存器eax
• 將eax的內容賦予給esp

調用g函數

• 對ebp進行壓棧
• 把ebp值賦予給esp
• 將ebp加8所指向的存儲空間內的內容賦予給累加寄存器eax
• 將eax儲存的數值加20189221（學號）
• 出棧

返回main函數

• 返回到f函數的leave命令
• 撤銷函數堆棧
• 返回到主函數的leave命令
• 將eax儲存的數加9527
• 撤銷函數堆棧
• 返回程序運行值

實驗收獲

匯編語言：

• eave指令包含著兩個步驟

  • 將esp指向ebp的位置；
  • 將當前ebp所指向的內存單元裏的內容彈出，並存入eip及存取

• 再次熟悉了匯編語言，對於mov指令有了更為深入的了解;

• 真正將匯編語言與C語言結合起來，真正了解很多時候的代碼優化原理；

入棧出棧：

• 復習了堆棧中入棧出棧的步驟
• 學習棧在程序執行過程的作用，特別是編譯之後用匯編語言的執行過程

20189221 郭開世《Linux內核原理與分析》第二周作業