HelloChina系统调用的实现-操作系统实现之路

在Intel x86 CPU上，Hello China系统调用利用了CPU提供的中断处理机制，采用第128号软件中断（异常）作为系统调用的入口点。但在Hello China初始化的时候，把从第32号开始的所有中断描述表（IDT）表项，都设置成了中断调用门。中断调用门与异常门不同的是，在中断调用门中，CPU在调用中断处理程序前，会自动清除CPU的中断允许标志。这样的处理是适合硬件中断的处理要求的，但对于系统调用来说，就不太合适了。因此，需要修改第128号中断（异常）的入口处理程序，通过软件方式打开中断标志。下面是第128号中断的处理程序：

该入口程序与所有硬件中断处理程序一样，首先保存通用寄存器，把异常或中断号压入堆栈，然后再调用通用中断处理程序（gl_general_int_handler标号处的函数）。与普通中断处理程序的唯一不同是，在开始处，就打开了CPU的中断标志位（sti指令）。gl_syscall作为第128号中断的处理程序，在初始化中断描述符表（IDT）的时候，就被填写到了中断描述符表的第128号表项中。这样一旦用户应用程序代码执行了int 0x80指令，CPU就根据中断描述符表寄存器（idtr）的内容，找到IDT的首地址，然后再定位到第128号表项，从中找到中断处理程序的入口地址（即gl_syscall标号），跳转到该处执行。因此gl_syscall标号处的代码，就是系统调用存根的一部分，注意不是全部，因为gl_syscall又进一步调用了通用中断处理程序（gl_general_int_handler），而通用中断处理程序是用C语言编写的一个通用函数，这个函数根据中断编号，又调用了系统调用分发函数，系统调用分发函数才根据系统调用功能号，调用了真正的系统功能函数。由此可见，系统调用的存根，可能是由多个函数组成的，可以说，从128号中断处理程序（gl_syscall标号的代码）开始，一直到真正的功能函数被调用之前的所有代码，都叫做系统调用存根。

通用中断处理程序采用C语言实现，该处理程序首先判断当前发生的是异常还是中断。若是异常，则调用DispatchException函数，从而根据异常向量调用对应的异常处理函数。若是中断，则调用DispatchInterrupt函数，该函数根据中断向量号调用对应的处理程序。不论中断还是异常，处理方式都是相通的，就是根据中断或异常向量号，索引一个全局数组，这个全局数组记录了处理对应中断或异常的中断对象（InterruptObject），在中断对象中记录了处理函数的入口地址。对于异常来说，这个处理函数是SyscallHandler，下面是其实现代码（为了便于描述，做了适当简化）：(www.xing528.com)

显然，这个函数无非是根据系统调用的功能号和传递过来的参数，调用了操作系统内核提供的功能函数。__SYSCALL_PARAM_BLOCK是定义的一个结构体，用于传递系统调用相关的所有信息，包括系统调用功能号、对应的参数，调用完成后的返回值，也是存放在这个结构体中。这个结构体的具体定义和用法，将在下一节中做详细介绍。