1 #include "syscall.h" 2 #include <common/errno.h> 3 #include <common/fcntl.h> 4 #include <common/kthread.h> 5 #include <common/string.h> 6 #include <driver/disk/ahci/ahci.h> 7 #include <exception/gate.h> 8 #include <exception/irq.h> 9 #include <filesystem/fat32/fat32.h> 10 #include <filesystem/vfs/VFS.h> 11 #include <mm/slab.h> 12 #include <process/process.h> 13 #include <time/sleep.h> 14 // 导出系统调用入口函数，定义在entry.S中 15 extern void syscall_int(void); 16 17 extern uint64_t sys_clock(struct pt_regs *regs); 18 extern uint64_t sys_mstat(struct pt_regs *regs); 19 extern uint64_t sys_open(struct pt_regs *regs); 20 extern uint64_t sys_unlink_at(struct pt_regs *regs); 21 extern uint64_t sys_kill(struct pt_regs *regs); 22 extern uint64_t sys_sigaction(struct pt_regs *regs); 23 extern uint64_t sys_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs); 24 extern uint64_t sys_getpid(struct pt_regs *regs); 25 extern uint64_t sys_sched(struct pt_regs *regs); 26 27 /** 28 * @brief 导出系统调用处理函数的符号 29 * 30 */ 31 32 /** 33 * @brief 系统调用不存在时的处理函数 34 * 35 * @param regs 进程3特权级下的寄存器 36 * @return ul 37 */ 38 ul system_call_not_exists(struct pt_regs *regs) 39 { 40 kerror("System call [ ID #%d ] not exists.", regs->rax); 41 return ESYSCALL_NOT_EXISTS; 42 } // 取消前述宏定义 43 44 /** 45 * @brief 重新定义为：把系统调用函数加入系统调用表 46 * @param syscall_num 系统调用号 47 * @param symbol 系统调用处理函数 48 */ 49 #define SYSCALL_COMMON(syscall_num, symbol) [syscall_num] = symbol, 50 51 /** 52 * @brief sysenter的系统调用函数，从entry.S中跳转到这里 53 * 54 * @param regs 3特权级下的寄存器值,rax存储系统调用号 55 * @return ul 对应的系统调用函数的地址 56 */ 57 ul system_call_function(struct pt_regs *regs) 58 { 59 return system_call_table[regs->rax](regs); 60 } 61 62 /** 63 * @brief 初始化系统调用模块 64 * 65 */ 66 void syscall_init() 67 { 68 kinfo("Initializing syscall..."); 69 70 set_system_trap_gate(0x80, 0, syscall_int); // 系统调用门 71 } 72 73 /** 74 * @brief 通过中断进入系统调用 75 * 76 * @param syscall_id 77 * @param arg0 78 * @param arg1 79 * @param arg2 80 * @param arg3 81 * @param arg4 82 * @param arg5 83 * @param arg6 84 * @param arg7 85 * @return long 86 */ 87 88 long enter_syscall_int(ul syscall_id, ul arg0, ul arg1, ul arg2, ul arg3, ul arg4, ul arg5, ul arg6, ul arg7) 89 { 90 long err_code; 91 __asm__ __volatile__("movq %2, %%r8 \n\t" 92 "movq %3, %%r9 \n\t" 93 "movq %4, %%r10 \n\t" 94 "movq %5, %%r11 \n\t" 95 "movq %6, %%r12 \n\t" 96 "movq %7, %%r13 \n\t" 97 "movq %8, %%r14 \n\t" 98 "movq %9, %%r15 \n\t" 99 "int $0x80 \n\t" 100 : "=a"(err_code) 101 : "a"(syscall_id), "m"(arg0), "m"(arg1), "m"(arg2), "m"(arg3), "m"(arg4), "m"(arg5), "m"(arg6), 102 "m"(arg7) 103 : "memory", "r8", "r9", "r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15", "rcx", "rdx"); 104 105 return err_code; 106 } 107 108 /** 109 * @brief 打印字符串的系统调用 110 * 111 * 当arg1和arg2均为0时，打印黑底白字，否则按照指定的前景色和背景色来打印 112 * 113 * @param regs 寄存器 114 * @param arg0 要打印的字符串 115 * @param arg1 前景色 116 * @param arg2 背景色 117 * @return ul 返回值 118 */ 119 ul sys_put_string(struct pt_regs *regs) 120 { 121 122 printk_color(regs->r9, regs->r10, (char *)regs->r8); 123 // printk_color(BLACK, WHITE, (char *)regs->r8); 124 125 return 0; 126 } 127 128 /** 129 * @brief 关闭文件系统调用 130 * 131 * @param fd_num 文件描述符号 132 * 133 * @param regs 134 * @return uint64_t 135 */ 136 uint64_t sys_close(struct pt_regs *regs) 137 { 138 int fd_num = (int)regs->r8; 139 140 // kdebug("sys close: fd=%d", fd_num); 141 return vfs_close(fd_num); 142 } 143 144 /** 145 * @brief 从文件中读取数据 146 * 147 * @param fd_num regs->r8 文件描述符号 148 * @param buf regs->r9 输出缓冲区 149 * @param count regs->r10 要读取的字节数 150 * 151 * @return uint64_t 152 */ 153 uint64_t sys_read(struct pt_regs *regs) 154 { 155 int fd_num = (int)regs->r8; 156 void *buf = (void *)regs->r9; 157 int64_t count = (int64_t)regs->r10; 158 159 // 校验buf的空间范围 160 if (SYSCALL_FROM_USER(regs) && (!verify_area((uint64_t)buf, count))) 161 return -EPERM; 162 163 // kdebug("sys read: fd=%d", fd_num); 164 165 // 校验文件描述符范围 166 if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM) 167 return -EBADF; 168 169 // 文件描述符不存在 170 if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL) 171 return -EBADF; 172 173 if (count < 0) 174 return -EINVAL; 175 176 switch (fd_num) 177 { 178 case 0: // stdin 179 return 0; 180 break; 181 case 1: // stdout 182 return 0; 183 break; 184 case 2: // stderr 185 return 0; 186 break; 187 } 188 struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num]; 189 uint64_t ret = 0; 190 if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->read) 191 ret = file_ptr->file_ops->read(file_ptr, (char *)buf, count, &(file_ptr->position)); 192 193 return ret; 194 } 195 196 /** 197 * @brief 向文件写入数据 198 * 199 * @param fd_num regs->r8 文件描述符号 200 * @param buf regs->r9 输入缓冲区 201 * @param count regs->r10 要写入的字节数 202 * 203 * @return uint64_t 204 */ 205 uint64_t sys_write(struct pt_regs *regs) 206 { 207 int fd_num = (int)regs->r8; 208 void *buf = (void *)regs->r9; 209 int64_t count = (int64_t)regs->r10; 210 211 // 校验buf的空间范围 212 if (SYSCALL_FROM_USER(regs) && (!verify_area((uint64_t)buf, count))) 213 return -EPERM; 214 kdebug("sys write: fd=%d", fd_num); 215 216 // 校验文件描述符范围 217 if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM) 218 return -EBADF; 219 220 // 文件描述符不存在 221 if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL) 222 return -EBADF; 223 224 if (count < 0) 225 return -EINVAL; 226 227 switch (fd_num) 228 { 229 case 0: // stdin 230 return 0; 231 break; 232 case 1: // stdout 233 printk("%s", buf); 234 return count; 235 break; 236 case 2: // stderr 237 printk("%s", buf); 238 return count; 239 break; 240 } 241 struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num]; 242 uint64_t ret = 0; 243 if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->write) 244 ret = file_ptr->file_ops->write(file_ptr, (char *)buf, count, &(file_ptr->position)); 245 246 return ret; 247 } 248 249 /** 250 * @brief 调整文件的访问位置 251 * 252 * @param fd_num 文件描述符号 253 * @param offset 偏移量 254 * @param whence 调整模式 255 * @return uint64_t 调整结束后的文件访问位置 256 */ 257 uint64_t sys_lseek(struct pt_regs *regs) 258 { 259 int fd_num = (int)regs->r8; 260 long offset = (long)regs->r9; 261 int whence = (int)regs->r10; 262 263 // kdebug("sys_lseek: fd=%d", fd_num); 264 uint64_t retval = 0; 265 266 // 校验文件描述符范围 267 if (fd_num < 0 || fd_num > PROC_MAX_FD_NUM) 268 return -EBADF; 269 270 // 文件描述符不存在 271 if (current_pcb->fds[fd_num] == NULL) 272 return -EBADF; 273 274 struct vfs_file_t *file_ptr = current_pcb->fds[fd_num]; 275 if (file_ptr->file_ops && file_ptr->file_ops->lseek) 276 retval = file_ptr->file_ops->lseek(file_ptr, offset, whence); 277 278 return retval; 279 } 280 281 uint64_t sys_fork(struct pt_regs *regs) 282 { 283 return do_fork(regs, 0, regs->rsp, 0); 284 } 285 uint64_t sys_vfork(struct pt_regs *regs) 286 { 287 return do_fork(regs, CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_SIGNAL, regs->rsp, 0); 288 } 289 290 /** 291 * @brief 将堆内存调整为arg0 292 * 293 * @param arg0 新的堆区域的结束地址 294 * arg0=-1 ===> 返回堆区域的起始地址 295 * arg0=-2 ===> 返回堆区域的结束地址 296 * @return uint64_t 错误码 297 * 298 */ 299 uint64_t sys_brk(struct pt_regs *regs) 300 { 301 uint64_t new_brk = PAGE_2M_ALIGN(regs->r8); 302 303 // kdebug("sys_brk input= %#010lx , new_brk= %#010lx bytes current_pcb->mm->brk_start=%#018lx 304 // current->end_brk=%#018lx", regs->r8, new_brk, current_pcb->mm->brk_start, current_pcb->mm->brk_end); 305 306 if ((int64_t)regs->r8 == -1) 307 { 308 // kdebug("get brk_start=%#018lx", current_pcb->mm->brk_start); 309 return current_pcb->mm->brk_start; 310 } 311 if ((int64_t)regs->r8 == -2) 312 { 313 // kdebug("get brk_end=%#018lx", current_pcb->mm->brk_end); 314 return current_pcb->mm->brk_end; 315 } 316 if (new_brk > current_pcb->addr_limit) // 堆地址空间超过限制 317 return -ENOMEM; 318 319 int64_t offset; 320 if (new_brk >= current_pcb->mm->brk_end) 321 offset = (int64_t)(new_brk - current_pcb->mm->brk_end); 322 else 323 offset = -(int64_t)(current_pcb->mm->brk_end - new_brk); 324 325 new_brk = mm_do_brk(current_pcb->mm->brk_end, offset); // 扩展堆内存空间 326 327 current_pcb->mm->brk_end = new_brk; 328 return 0; 329 } 330 331 /** 332 * @brief 将堆内存空间加上offset（注意，该系统调用只应在普通进程中调用，而不能是内核线程） 333 * 334 * @param arg0 offset偏移量 335 * @return uint64_t the previous program break 336 */ 337 uint64_t sys_sbrk(struct pt_regs *regs) 338 { 339 uint64_t retval = current_pcb->mm->brk_end; 340 if ((int64_t)regs->r8 > 0) 341 { 342 343 uint64_t new_brk = PAGE_2M_ALIGN(retval + regs->r8); 344 if (new_brk > current_pcb->addr_limit) // 堆地址空间超过限制 345 { 346 kdebug("exceed mem limit, new_brk = %#018lx", new_brk); 347 return -ENOMEM; 348 } 349 } 350 else 351 { 352 if ((__int128_t)current_pcb->mm->brk_end + (__int128_t)regs->r8 < current_pcb->mm->brk_start) 353 return retval; 354 } 355 // kdebug("do brk"); 356 uint64_t new_brk = mm_do_brk(current_pcb->mm->brk_end, (int64_t)regs->r8); // 调整堆内存空间 357 // kdebug("do brk done, new_brk = %#018lx", new_brk); 358 current_pcb->mm->brk_end = new_brk; 359 return retval; 360 } 361 362 /** 363 * @brief 重启计算机 364 * 365 * @return 366 */ 367 uint64_t sys_reboot(struct pt_regs *regs) 368 { 369 // 重启计算机 370 io_out8(0x64, 0xfe); 371 372 return 0; 373 } 374 375 /** 376 * @brief 切换工作目录 377 * 378 * @param dest_path 目标路径 379 * @return 380 +--------------+------------------------+ 381 | 返回码 | 描述 | 382 +--------------+------------------------+ 383 | 0 | 成功 | 384 | EACCESS | 权限不足 | 385 | ELOOP | 解析path时遇到路径循环 | 386 | ENAMETOOLONG | 路径名过长 | 387 | ENOENT | 目标文件或目录不存在 | 388 | ENODIR | 检索期间发现非目录项 | 389 | ENOMEM | 系统内存不足 | 390 | EFAULT | 错误的地址 | 391 | ENAMETOOLONG | 路径过长 | 392 +--------------+------------------------+ 393 */ 394 uint64_t sys_chdir(struct pt_regs *regs) 395 { 396 char *dest_path = (char *)regs->r8; 397 // kdebug("dest_path=%s", dest_path); 398 // 检查目标路径是否为NULL 399 if (dest_path == NULL) 400 return -EFAULT; 401 402 // 计算输入的路径长度 403 int dest_path_len; 404 if (user_mode(regs)) 405 { 406 dest_path_len = strnlen_user(dest_path, PAGE_4K_SIZE); 407 } 408 else 409 dest_path_len = strnlen(dest_path, PAGE_4K_SIZE); 410 411 // 长度小于等于0 412 if (dest_path_len <= 0) 413 return -EFAULT; 414 else if (dest_path_len >= PAGE_4K_SIZE) 415 return -ENAMETOOLONG; 416 417 // 为路径字符串申请空间 418 char *path = kmalloc(dest_path_len + 1, 0); 419 // 系统内存不足 420 if (path == NULL) 421 return -ENOMEM; 422 423 memset(path, 0, dest_path_len + 1); 424 if (regs->cs & USER_CS) 425 { 426 // 将字符串从用户空间拷贝进来, +1是为了拷贝结尾的\0 427 strncpy_from_user(path, dest_path, dest_path_len + 1); 428 } 429 else 430 strncpy(path, dest_path, dest_path_len + 1); 431 // kdebug("chdir: path = %s", path); 432 struct vfs_dir_entry_t *dentry = vfs_path_walk(path, 0); 433 434 kfree(path); 435 436 if (dentry == NULL) 437 return -ENOENT; 438 // kdebug("dentry->name=%s, namelen=%d", dentry->name, dentry->name_length); 439 // 目标不是目录 440 if (dentry->dir_inode->attribute != VFS_IF_DIR) 441 return -ENOTDIR; 442 443 return 0; 444 } 445 446 /** 447 * @brief 获取目录中的数据 448 * 449 * @param fd 文件描述符号 450 * @return uint64_t dirent的总大小 451 */ 452 uint64_t sys_getdents(struct pt_regs *regs) 453 { 454 int fd = (int)regs->r8; 455 void *dirent = (void *)regs->r9; 456 long count = (long)regs->r10; 457 458 if (fd < 0 || fd > PROC_MAX_FD_NUM) 459 return -EBADF; 460 461 if (count < 0) 462 return -EINVAL; 463 464 struct vfs_file_t *filp = current_pcb->fds[fd]; 465 if (filp == NULL) 466 return -EBADF; 467 468 uint64_t retval = 0; 469 if (filp->file_ops && filp->file_ops->readdir) 470 retval = filp->file_ops->readdir(filp, dirent, &vfs_fill_dirent); 471 472 return retval; 473 } 474 475 /** 476 * @brief 执行新的程序 477 * 478 * @param user_path(r8寄存器) 文件路径 479 * @param argv(r9寄存器) 参数列表 480 * @return uint64_t 481 */ 482 uint64_t sys_execve(struct pt_regs *regs) 483 { 484 // kdebug("sys_execve"); 485 char *user_path = (char *)regs->r8; 486 char **argv = (char **)regs->r9; 487 488 int path_len = strnlen_user(user_path, PAGE_4K_SIZE); 489 490 // kdebug("path_len=%d", path_len); 491 if (path_len >= PAGE_4K_SIZE) 492 return -ENAMETOOLONG; 493 else if (path_len <= 0) 494 return -EFAULT; 495 496 char *path = (char *)kmalloc(path_len + 1, 0); 497 if (path == NULL) 498 return -ENOMEM; 499 500 memset(path, 0, path_len + 1); 501 502 // kdebug("before copy file path from user"); 503 // 拷贝文件路径 504 strncpy_from_user(path, user_path, path_len); 505 path[path_len] = '\0'; 506 507 // kdebug("before do_execve, path = %s", path); 508 // 执行新的程序 509 uint64_t retval = do_execve(regs, path, argv, NULL); 510 511 kfree(path); 512 return retval; 513 } 514 515 /** 516 * @brief 等待进程退出 517 * 518 * @param pid 目标进程id 519 * @param status 返回的状态信息 520 * @param options 等待选项 521 * @param rusage 522 * @return uint64_t 523 */ 524 uint64_t sys_wait4(struct pt_regs *regs) 525 { 526 uint64_t pid = regs->r8; 527 int *status = (int *)regs->r9; 528 int options = regs->r10; 529 void *rusage = (void *)regs->r11; 530 531 struct process_control_block *proc = NULL; 532 struct process_control_block *child_proc = NULL; 533 534 // 查找pid为指定值的进程 535 // ps: 这里判断子进程的方法没有按照posix 2008来写。 536 // todo: 根据进程树判断是否为当前进程的子进程 537 // todo: 当进程管理模块拥有pcblist_lock之后，调用之前，应当对其加锁 538 child_proc = process_find_pcb_by_pid(pid); 539 540 if (child_proc == NULL) 541 return -ECHILD; 542 543 // 暂时不支持options选项，该值目前必须为0 544 if (options != 0) 545 return -EINVAL; 546 547 // 如果子进程没有退出，则等待其退出 548 while (child_proc->state != PROC_ZOMBIE) 549 wait_queue_sleep_on_interriptible(¤t_pcb->wait_child_proc_exit); 550 551 // 拷贝子进程的返回码 552 if (likely(status != NULL)) 553 *status = child_proc->exit_code; 554 // copy_to_user(status, (void*)child_proc->exit_code, sizeof(int)); 555 556 process_release_pcb(child_proc); 557 return 0; 558 } 559 560 /** 561 * @brief 进程退出 562 * 563 * @param exit_code 退出返回码 564 * @return uint64_t 565 */ 566 uint64_t sys_exit(struct pt_regs *regs) 567 { 568 return process_do_exit(regs->r8); 569 } 570 571 uint64_t sys_nanosleep(struct pt_regs *regs) 572 { 573 const struct timespec *rqtp = (const struct timespec *)regs->r8; 574 struct timespec *rmtp = (struct timespec *)regs->r9; 575 576 return nanosleep(rqtp, rmtp); 577 } 578 579 ul sys_ahci_end_req(struct pt_regs *regs) 580 { 581 ahci_end_request(); 582 return 0; 583 } 584 585 // 系统调用的内核入口程序 586 void do_syscall_int(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code) 587 { 588 589 ul ret = system_call_table[regs->rax](regs); 590 regs->rax = ret; // 返回码 591 } 592 593 system_call_t system_call_table[MAX_SYSTEM_CALL_NUM] = { 594 [0] = system_call_not_exists, 595 [1] = sys_put_string, 596 [2] = sys_open, 597 [3] = sys_close, 598 [4] = sys_read, 599 [5] = sys_write, 600 [6] = sys_lseek, 601 [7] = sys_fork, 602 [8] = sys_vfork, 603 [9] = sys_brk, 604 [10] = sys_sbrk, 605 [11] = sys_reboot, 606 [12] = sys_chdir, 607 [13] = sys_getdents, 608 [14] = sys_execve, 609 [15] = sys_wait4, 610 [16] = sys_exit, 611 [17] = sys_mkdir, 612 [18] = sys_nanosleep, 613 [19] = sys_clock, 614 [20] = sys_pipe, 615 [21] = sys_mstat, 616 [22] = sys_unlink_at, 617 [23] = sys_kill, 618 [24] = sys_sigaction, 619 [25] = sys_rt_sigreturn, 620 [26] = sys_getpid, 621 [27] = sys_sched, 622 [28 ... 254] = system_call_not_exists, 623 [255] = sys_ahci_end_req, 624 }; 625