讀書報告

《庖丁解牛Linux核心分析》

第 1 章 計算工作原理

1.1 儲存程式計算機工作模型
1.2 x86-32彙編基礎
1.3彙編一個簡單的C語言程式並分析其彙編指令執行過程

因為本科時期學過《微機原理與介面技術》課程，學習過8086/8088的組合語言，所以基本上算是複習。

• 通用暫存器
  EAX：累加器，是算術運算的主要暫存器，I/O指令使用該暫存器與外設傳送資訊
  EBX：通用暫存器，常用作基址暫存器
  ECX：通用暫存器，在迴圈時作為隱含的計數器
  EDX：通用暫存器，可以和AX一起儲存雙字，DX存放高位
  ESP：用來指示棧頂的偏移地址
  EBP：常用作堆疊區中的基地址指標
  ESI：源變址暫存器，具有自動增/減功能
  EDI：目的變址暫存器，具有自動增/減功能
• 段暫存器
  CS：程式碼段暫存器，存放程式碼段的段基址或段選擇字
  DS：資料段暫存器，存放資料段的段基址或段選擇字
  ES：附加段暫存器，存放附加資料段的段基址或段選擇字。
  SS：堆疊段暫存器，存放堆疊段的段基址或段選擇字
  FS：附加段暫存器，存放附加資料段的段基址或段選擇字
  GS：附加段暫存器，存放附加資料段的段基址或段選擇字

《Linux核心原理與實現（第3版)》第1、2、18章

第 1 章 Linux核心簡介

• Linux與Unix的淵源及歷史
• 作業系統和核心
• Linux核心的特點

第 2 章 從核心出發

• 核心原始碼的獲取
• 核心和編譯核心

第 18 章 除錯

• 除錯準備
• 核心bug的分類

• 除錯方法

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

• gdb和kgdb
• 探測系統

• 二分搜尋

本科時學習過作業系統課程，對於核心態有一定了解，但未自己進行核心開發，第 2 章進行學習準備，第 18 章先學習怎樣處理之後核心開發可能會遇到的問題，十分合理。

• Linux核心獲取

     $ 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無法修改核心資料。
• 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，沒能對核心除錯函式進行一個個詳細的分析學習。

讀書收穫

• 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核心有了一個初步的淺顯的瞭解，獲取了核心原始碼，學習了幾種除錯方法，為之後的核心程式設計做準備；
• 兩年以後再次學習組合語言，很有意思，有不少新的感悟，希望能用於以後的程式設計實現中；
• 之前學過的作業系統知識終於要用於程式設計實現，希望在之後的Linux核心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
  可通過實驗樓支援的複製/貼上資料傳遞
• 使用gcc編譯main.c，產生彙編程式碼檔案main.s

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

過程如圖：

• 開啟main.s，刪除輔助資訊，檢視彙編程式碼
  使用g/.s*/d刪除所有以“.”打頭的字元
  結果如圖：
  

實驗分析

彙編程式碼工作過程

從main程式開始執行

• ebp入棧
• 把ebp值賦予給esp
• 將esp值減4，指向下一儲存空間（棧單位儲存空間）
• 將數值20181018（日期）存在esp所指的儲存空間中

呼叫f函式

• 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所指向的儲存空間內的內容賦予給累加暫存器eax
• 將eax的內容賦予給esp

呼叫g函式

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

返回main函式

• 返回到f函式的leave命令
• 撤銷函式堆疊
• 返回到主函式的leave命令
• 將eax儲存的數加9527
• 撤銷函式堆疊
• 返回程式執行值

實驗收穫

組合語言：

• eave指令包含著兩個步驟

  • 將esp指向ebp的位置；
  • 將當前ebp所指向的記憶體單元裡的內容彈出，並存入eip及存取

• 再次熟悉了組合語言，對於mov指令有了更為深入的瞭解;

• 真正將組合語言與C語言結合起來，真正瞭解很多時候的程式碼優化原理；

入棧出棧：

• 複習了堆疊中入棧出棧的步驟
• 學習棧在程式執行過程的作用，特別是編譯之後用匯編語言的執行過程