For each problem, you should provide the source code capture, output result, and brief explanation about your answer.
init/main.c:
...
static char *ramdisk_execute_command;
void display_processes(void)
{
struct task_struct *task;
task = &init_task;
for (;;) {
if (task->parent->pid == 1) {
printk("ID: %d, Name: %s, State: %ld\n", task->pid, task->comm, task->state);
}
task = next_task(task);
if (task == &init_task) {
break;
}
}
printk("\n");
}
#ifdef CONFIG_SMP
...위와 같이 init/main.c에 코드를 추가했다.
task->parent의 pid가 1인지 확인하는 조건문을 추가해 PPID가 1인 프로세스만 출력할 수 있게 했다.
arch/x86/kernel/syscall_table_32.S:
...
.long sys_unlink /* 10 */
.long sys_execve
.long sys_chdir
.long sys_time
.long sys_mknod
.long sys_chmod /* 15 */
.long sys_lchown16
.long display_processes
.long sys_stat
.long sys_lseek
.long sys_getpid /* 20 */
...17번으로 display_processes 함수를 시스템콜로 등록해주었다.
sol01.c:
#include <unistd.h>
int main(void) {
syscall(17);
return 0;
}syscall 함수를 이용해 17번 시스템 콜을 호출한다.
2. Modify the kernel so that it displays all processes whose parent has pid=1 whenever you type 'r'.
drivers/input/keyboard/atkbd.c:
extern void display_processes(void);
static irqreturn_t atkbd_interrupt(struct serio *serio, unsigned char data,
unsigned int flags)
{
struct atkbd *atkbd = serio_get_drvdata(serio);
struct input_dev *dev = atkbd->dev;
unsigned int code = data;
if (code == 19) {
display_processes();
}
int scroll = 0, hscroll = 0, click = -1;
int value;
unsigned char keycode;
...atkbd_interrupt의 code 변수가 19일 때는 r 키가 눌린 시점이다.
이때 1번에서 만들어둔 display_processes 함수를 호출한다.
로그 레벨을 수정하고 r키를 누르면 PPID가 1인 프로세스 목록이 보인다.
1) Find out the ISR2 for sleep() by surrounding sleep(1) with system calls that start and stop displaying system call numbers.
arch/x86/kernel/syscall_table_32.S:
...
.long sys_utime /* 30 */
.long my_syscall_number
.long my_syscall_number_toggle
.long sys_access
.long sys_nice
.long sys_ni_syscall /* 35 - old ftime syscall holder */
...fs/read_write.c:
int enable = 0;
asmlinkage void my_syscall_number(long number)
{
if (enable == 1) {
printk("system call number: %ld\n", number);
}
}
asmlinkage void my_syscall_number_toggle()
{
if (enable == 1) {
enable = 0;
} else {
enable = 1;
}
}현재 사용하는 시스템 콜을 보여주는 함수와 위 함수 동작의 활성화를 제어하는 함수 2개를 추가했다.
arch/x86/kernel/entry_32.S:
ENTRY(ia32_sysenter_target)
...
.previous
...
testw $(_TIF_SYSCALL_EMU|_TIF_SYSCALL_TRACE|_TIF_SECCOMP|_TIF_SYSCALL_AUDIT),TI_flags(%ebp)
jnz syscall_trace_entry
cmpl $(nr_syscalls), %eax
jae syscall_badsys
pushl %eax
call my_syscall_number
popl %eax
call *sys_call_table(,%eax,4)
movl %eax,PT_EAX(%esp)
...
ENTRY(system_call)
RING0_INT_FRAME # can't unwind into user space anyway
pushl %eax # save orig_eax
CFI_ADJUST_CFA_OFFSET 4
SAVE_ALL
GET_THREAD_INFO(%ebp)
# system call tracing in operation / emulation
/* Note, _TIF_SECCOMP is bit number 8, and so it needs testw and not testb */
testw $(_TIF_SYSCALL_EMU|_TIF_SYSCALL_TRACE|_TIF_SECCOMP|_TIF_SYSCALL_AUDIT),TI_flags(%ebp)
jnz syscall_trace_entry
cmpl $(nr_syscalls), %eax
jae syscall_badsys
syscall_call:
pushl %eax
call my_syscall_number
popl %eax
call *sys_call_table(,%eax,4)
movl %eax,PT_EAX(%esp) # store the return value
...ia32_sysenter_target와 system_call에 각각 my_syscall_number를 호출하는 코드를 추가한다.
sol03_01.c:
#include <unistd.h>
int main(void) {
syscall(32);
sleep(1);
syscall(32);
return 0;
}sleep 전후로 32번 시스템 콜인 my_syscall_number_toggle을 호출해서 사용되는 시스템 콜 번호를 출력한다.
로그레벨을 바꾸면 출력 결과를 볼 수 있다.
출력 결과가 보이고 그중 시스템콜 162 sys_nanosleep이 사용되는 것을 알 수 있다.
2) Trace this ISR2 to find the exact code line that blocks the process that called sleep(). You should show all function calls that lead to this exact code line starting from the ISR2 function.
리눅스에서 sleep 함수는 nanosleep 함수를 통해 구현된다.
kernel/hrtimer.c:
asmlinkage long
sys_nanosleep(struct timespec __user *rqtp, struct timespec __user *rmtp)
{
struct timespec tu;
if (copy_from_user(&tu, rqtp, sizeof(tu)))
return -EFAULT;
if (!timespec_valid(&tu))
return -EINVAL;
return hrtimer_nanosleep(&tu, rmtp, HRTIMER_MODE_REL, CLOCK_MONOTONIC);
}sleep의 ISR2는 nanosleep으로 kernel/hrtimer.c 파일의 sys_nanosleep을 호출한다.
이 함수는 내부에서 hrtimer_nanosleep 함수를 호출한다.
kernel/hrtimer.c:
long hrtimer_nanosleep(struct timespec *rqtp, struct timespec __user *rmtp,
const enum hrtimer_mode mode, const clockid_t clockid)
{
struct restart_block *restart;
struct hrtimer_sleeper t;
hrtimer_init(&t.timer, clockid, mode);
t.timer.expires = timespec_to_ktime(*rqtp);
if (do_nanosleep(&t, mode))
return 0;
/* Absolute timers do not update the rmtp value and restart: */
if (mode == HRTIMER_MODE_ABS)
return -ERESTARTNOHAND;
if (rmtp) {
int ret = update_rmtp(&t.timer, rmtp);
if (ret <= 0)
return ret;
}
restart = ¤t_thread_info()->restart_block;
restart->fn = hrtimer_nanosleep_restart;
restart->arg0 = (unsigned long) t.timer.base->index;
restart->arg1 = (unsigned long) rmtp;
restart->arg2 = t.timer.expires.tv64 & 0xFFFFFFFF;
restart->arg3 = t.timer.expires.tv64 >> 32;
return -ERESTART_RESTARTBLOCK;
}이 함수에서는 hrtimer_init로 타이머를 초기화하고 do_nanosleep을 호출한다.
이 함수가 중간에 멈추지 않고 끝까지 실행되면 -ERESTART_RESTARTBLOCK를 반환한다.
오류이기 때문에 음수로 값이 나오고 sys_restart_syscall를 호출해서 재시작을 명령하는 오류이다.
include/linux/errno.h에 정의되어 있다.
kernel/hrtimer.c:
static int __sched do_nanosleep(struct hrtimer_sleeper *t, enum hrtimer_mode mode)
{
hrtimer_init_sleeper(t, current);
do {
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
hrtimer_start(&t->timer, t->timer.expires, mode);
if (!hrtimer_active(&t->timer))
t->task = NULL;
if (likely(t->task))
schedule();
hrtimer_cancel(&t->timer);
mode = HRTIMER_MODE_ABS;
} while (t->task && !signal_pending(current));
__set_current_state(TASK_RUNNING);
return t->task == NULL;
}do_nanosleep에서는 hrtimer_init_sleeper로 sleeper를 초기화하고 do-while 반복문에 진입한다.
hrtimer_start는 현재 CPU의 타이머를 재시작하는 함수이다.
반복문을 돌면서 현재 프로세스의 상태를 Interruptible로 바꾸고 태스크를 스케줄링한다.
반복문이 끝나면 현재 프로세스의 상태를 Running으로 바꾼다.
include/linux/sched.h:
#define __set_current_state(state_value) \
do { current->state = (state_value); } while (0)__set_current_state는 이렇게 생긴 매크로 함수이다.