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Linux操作系统下糟糕的异常处理方式 (1)

发布时间:2019-09-13 20:35:18 编辑:笔名

linux下发生异常,芯片会自动产生一个异常中断。在这异常中断处理程序中会判断异常来自用户程序或者内核,如果是发生在用户程序,那么会产生一个异常信号,再根据异常信号的回调函数通知用户程序发生异常。如果发生在内核里面,那么就会搜索内核模块的异常结构表,找到相应的处理调用地址,修改异常中断的返回地址为异常处理的地址,中断返回的时候程序就跳到异常处理程序处理执行了。但具体这两种处理方法都很糟糕,下面简要分析一下。 linux系统把所有进程数据结构都放于内核,这就增加了一些不必要的切换时间。 linux可以通过系统调用,安装信号的回调函数,这回调函数指针存放在内核的进程数据结构里面。这点windows处理得比较好,windows把进程数据结构分成了两部分,一部分敏感数据放于内核的进程数据结构里面,加以保护,另一部分不敏感数据就放于用户空间,这样当访问那些不加保护的数据时,就不用切换到内核,节约了时间。像windows下异常处理,也是一种回调函数,但因为结构放于用户空间,安装的时候就很方便,也节约切换时间。 上面那一点只是效率问题,但linux内核的异常处理那才是糟糕。先介绍一下linux内核的异常处理结构吧,看明白了你自然就知道糟糕到什么程度了。要了解这,显然应该是先从异常中断入手。下面主要是x86芯片的一些处理,但别的芯片下的也应该差不多。 文件:entry.S: ENTRY(general_protection)pushl $ SYMBOL_NAME(do_general_protection)jmp error_code

这是异常中断入口,显然会执行do_general_protection。文件traps.c: asmlinkage void do_general_protection(struct pt_regs * regs, long error_code){if (regs->eflags & VM_MASK)goto gp_in_vm86;/*虚拟8086下发生的异常否*/if (!(regs->xcs & 3))goto gp_in_kernel;/*内核发生的异常否*/current->tss.error_code = error_code;current->tss.trap_no = 13;force_sig(SIGSEGV, current);/*用户程序发生的异常,产生异常信号,根据异常信号的句柄回调处理函数*/return;gp_in_vm86:lock_kernel();handle_vm86_fault((struct kernel_vm86_regs *) regs, error_code);/*虚拟8086的处理*/unlock_kernel();return;gp_in_kernel:{unsigned long fixup;fixup = search_exception_table(regs->eip);/*根据异常时的eip搜索异常结构链找到处理程序地址*/if (fixup) {regs->eip = fixup;/*找到异常处理地址,修改中断返回地址,中断返回时跳到异常处理程序处*/return;}die("general protection fault", regs, error_code);/*没找到异常处理程序地址,显示内核异常信息后死机*/}}

搜索异常处理程序代码文件extable.c: extern const struct exception_table_entry __start___ex_table[];extern const struct exception_table_entry __stop___ex_table[];unsigned long search_exception_table(unsigned long addr){unsigned long ret;#ifndef CONFIG_MODULES/* There is only the kernel to search. */ret = search_one_table(__start___ex_table, __stop___ex_table-1, addr);if (ret) return ret;#else/* The kernel is the last "module" -- no need to treat it special. */struct module *mp;for (mp = module_list; mp != NULL; mp = mp->next) {if (mp->ex_table_start == NULL)continue;ret = search_one_table(mp->ex_table_start,mp->ex_table_end - 1, addr);if (ret) return ret;}#endifreturn 0;}static inline unsigned longsearch_one_table(const struct exception_table_entry *first,const struct exception_table_entry *last,unsigned long value){while (first <= last) {const struct exception_table_entry *mid;long diff;mid = (last - first) / 2 + first;diff = mid->insn - value;if (diff == 0)return mid->fixup;else if (diff < 0)first = mid+1;elselast = mid-1;}return 0;}

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