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8-3 traps.c程序
8-3-1 功能描述
(a)traps.c程序主要包括一些在处理异常故障（硬件中断）底层代码asm.s文件
中调用的相应C函数。用于显示出错位置和出错号等调试信息。
(b)die()通用函数用于在中断处理显示详细的出错信息。
©代码最后的初始化函数trap_init()是在init/main.c中被调用，
用于初始化硬件异常处理中断向量（陷阱门），并设置允许中断请求信号的到来。
说明：从本程序开始，我们会遇到很多C语言程序中嵌入的汇编语句。
简单总结：
1、 实现的所有函数都由asm.s调用；
2、 traps.c文件只实现，当有异常时出错时打印出错信息；
8-3-2 代码注释
/*
* linux/kernel/traps.c
*
* (C) 1991 Linus Torvalds
*/
/*
在程序asm.s中保存了一些状态后，本程序用来处理硬件陷阱和故障。目前主要用于调试目的，
以后将扩展用来杀死遭损坏的进程（主要是通过发送一个信号，但如果必要也会直接杀死）。
*/
#include <string.h>//字符串头文件。主要定义了一些有关内存或字符串操作的嵌入函数。
#include <linux/head.h>//head头文件，定义了段描述符的简单结构和几个选择符长龙。
#include <linux/sched.h>//调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0的数据，
//还有一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
#include <linux/kernel.h>//内核头文件。含有一些内核常用的函数的原形定义。
#include <asm/system.h>//系统头文件。定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。
#include <asm/segment.h>//段操作头文件。定义了有关段寄存器操作的嵌入式汇编函数。
#include <asm/io.h>//输入/输出头文件。定义硬件端口输入/输出宏汇编语句。
//以下语句定义了三个嵌入式汇编宏语句函数。有关嵌入式汇编的基本语法见本程序列表后的说明。
//用圆括号括住的组合语句(花括号中的语句)可以作为表达式使用，其中最后的__res是其输出值。
//第23行定义了一个寄存器变量__res。该变量将被保存在一个寄存器中，以便于快速访问和操作。
//如果想指定寄存器(例如eax)，那么我们可以把该句写成"register char __res asm("ax");"。
//取段seg中地址addr处的一个字节。
//参数seg - 段选择符； addr - 段内指定地址。
//输出:%0 - eax (__rest); 输入：%1 - eax (seg); %2 - 内存地址 (*(addr))。
#define get_seg_byte(seg,addr) ({ \
register char __res; \
__asm__("push %%fs;mov %%ax,%%fs;movb %%fs:%2,%%al;pop %%fs" \
:"=a" (__res):"0" (seg),"m" (*(addr))); \
__res;})
//取段seg中地址addr处的一个长字(4字节)
//参数：seg - 段选择符； addr - 段内指定地址。
//输出： %0 - eax (__reg); 输入： %1 - eax(seg); %2 - 内存地址 (*(addr))。
#define get_seg_long(seg,addr) ({ \
register unsigned long __res; \
__asm__("push %%fs;mov %%ax,%%fs;movl %%fs:%2,%%eax;pop %%fs" \
:"=a" (__res):"0" (seg),"m" (*(addr))); \
__res;})
//取fs段寄存器的值（选择符）。
//输出：%0 - eax (__res)。
#define _fs() ({ \
register unsigned short __res; \
__asm__("mov %%fs,%%ax":"=a" (__res):); \
__res;})
//以下定义了一些函数原型。
void page_exception(void);
void divide_error(void);
void debug(void);
void nmi(void);
void int3(void);
void overflow(void);
void bounds(void);
void invalid_op(void);
void device_not_available(void);
void double_fault(void);
void coprocessor_segment_overrun(void);
void invalid_TSS(void);
void segment_not_present(void);
void stack_segment(void);
void general_protection(void);
void page_fault(void);
void coprocessor_error(void);
void reserved(void);
void parallel_interrupt(void);
void irq13(void);
void alignment_check(void);
//该子程序用来打印出错中断的名称、出错号、调用程序的EIP、EFLAGS、ESP、fs段寄存值、段的基址、
//段的长度、进程号pid、任务号、10字节指令码。如果堆栈在用户数据段，则还打印16字节
//的堆栈内容。这些信息可用于程序调试。
static void die(char * str,long esp_ptr,long nr)
{
long * esp = (long *) esp_ptr;
int i;
printk("%s: %04x\n\r",str,nr&0xffff);
printk("EIP:\t%04x:%p\nEFLAGS:\t%p\nESP:\t%04x:%p\n",
esp[1],esp[0],esp[2],esp[4],esp[3]);
printk("fs: %04x\n",_fs());
printk("base: %p, limit: %p\n",get_base(current->ldt[1]),get_limit(0x17));
if (esp[4] == 0x17) {
printk("Stack: ");
for (i=0;i<4;i++)
printk("%p ",get_seg_long(0x17,i+(long *)esp[3]));
printk("\n");
}
str(i);
printk("Pid: %d, process nr: %d\n\r",current->pid,0xffff & i);
for(i=0;i<10;i++)
printk("%02x ",0xff & get_seg_byte(esp[1],(i+(char *)esp[0])));
printk("\n\r");
do_exit(11); /* play segment exception */
}
//以下这些以do_开头的函数是asm.s中对应的中断处理函数调用的C函数。
void do_double_fault(long esp, long error_code)
{
die("double fault",esp,error_code);
}
void do_general_protection(long esp, long error_code)
{
die("general protection",esp,error_code);
}
void do_alignment_check(long esp, long error_code)
{
die("alignment check",esp,error_code);
}
void do_divide_error(long esp, long error_code)
{
die("divide error",esp,error_code);
}
//参数是进入中断后被顺序压入堆栈的寄存器值。参见asm.s程序第24--35行。
void do_int3(long * esp, long error_code,
long fs,long es,long ds,
long ebp,long esi,long edi,
long edx,long ecx,long ebx,long eax)
{
int tr;
__asm__("str %%ax":"=a" (tr):"0" (0));
printk("eax\t\tebx\t\tecx\t\tedx\n\r%8x\t%8x\t%8x\t%8x\n\r",
eax,ebx,ecx,edx);
printk("esi\t\tedi\t\tebp\t\tesp\n\r%8x\t%8x\t%8x\t%8x\n\r",
esi,edi,ebp,(long) esp);
printk("\n\rds\tes\tfs\ttr\n\r%4x\t%4x\t%4x\t%4x\n\r",
ds,es,fs,tr);
printk("EIP: %8x CS: %4x EFLAGS: %8x\n\r",esp[0],esp[1],esp[2]);
}
void do_nmi(long esp, long error_code)
{
die("nmi",esp,error_code);
}
void do_debug(long esp, long error_code)
{
die("debug",esp,error_code);
}
void do_overflow(long esp, long error_code)
{
die("overflow",esp,error_code);
}
void do_bounds(long esp, long error_code)
{
die("bounds",esp,error_code);
}
void do_invalid_op(long esp, long error_code)
{
die("invalid operand",esp,error_code);
}
void do_device_not_available(long esp, long error_code)
{
die("device not available",esp,error_code);
}
void do_coprocessor_segment_overrun(long esp, long error_code)
{
die("coprocessor segment overrun",esp,error_code);
}
void do_invalid_TSS(long esp,long error_code)
{
die("invalid TSS",esp,error_code);
}
void do_segment_not_present(long esp,long error_code)
{
die("segment not present",esp,error_code);
}
void do_stack_segment(long esp,long error_code)
{
die("stack segment",esp,error_code);
}
void do_coprocessor_error(long esp, long error_code)
{
if (last_task_used_math != current)
return;
die("coprocessor error",esp,error_code);
}
void do_reserved(long esp, long error_code)
{
die("reserved (15,17-47) error",esp,error_code);
}
//下面是异常（陷阱）中断程序初始化子程序。设置它们的中断调用（中断向量）。
//set_trap_gate()与set_system_gate()都使用了中断描述符表IDT中的陷阱门(Trasp Gate)，
//它们之间的主要区别在于前者设置的特权级为0，后者是3。
//因此断点陷阱中断int3、溢出中断overflow和边界出错中断bounds可以由任何程序调用。
//这两个函数均是嵌入式汇编宏程序，参见include/asm/system.h,第36行、第39行。
void trap_init(void)
{
int i;
set_trap_gate(0,÷_error);//设置除操作出错的中断向量值。以下相同。
set_trap_gate(1,&debug);
set_trap_gate(2,&nmi);
set_system_gate(3,&int3); /* int3-5 can be called from all */
set_system_gate(4,&overflow);
set_system_gate(5,&bounds);
set_trap_gate(6,&invalid_op);
set_trap_gate(7,&device_not_available);
set_trap_gate(8,&double_fault);
set_trap_gate(9,&coprocessor_segment_overrun);
set_trap_gate(10,&invalid_TSS);
set_trap_gate(11,&segment_not_present);
set_trap_gate(12,&stack_segment);
set_trap_gate(13,&general_protection);
set_trap_gate(14,&page_fault);
set_trap_gate(15,&reserved);
set_trap_gate(16,&coprocessor_error);
set_trap_gate(17,&alignment_check);
//下面把int17-47的陷阱门先均设置为reserved,以后各硬件初始化时会重新设置自己的陷阱门。
for (i=18;i<48;i++)
set_trap_gate(i,&reserved);
//设置协处理器中断0x2d(45)陷阱门描述符，并允许其产生中断请求。设置并行口中断描述符。
set_trap_gate(45,&irq13);
outb_p(inb_p(0x21)&0xfb,0x21);//允许8259A主芯片的IRQ2中断请求。
outb(inb_p(0xA1)&0xdf,0xA1);//允许8259A从芯片的IRQ13中断请求。
set_trap_gate(39,¶llel_interrupt);//设置并行口1的中断0x27陷阱门描述符。
}
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