驽马十驾

给我智慧,让我知道我真正的利益所在; 给我坚定的意志,让我能够按照智慧的引导行事
随笔 - 10, 文章 - 1, 评论 - 1, 引用 - 0
数据加载中……

__copy_user宏分析(转)

 

__copy_user
宏__copy_user在include/asm-i386/uaccess.h中定义,是作为从用户空间和内核空间进行内存复制的关键。这个宏扩展为汇编后如下:
000 #define __copy_user(to,from,size)
001 do {
002 int __d0, __d1;
003 __asm__ __volatile__(
004 "0: rep; movsl\n"
005 " movl %3,%0\n"
006 "1: rep; movsb\n"
007 "2:\n"
008 ".section .fixup,\"ax\"\n"
009 "3: lea 0(%3,%0,4),%0\n"
010 " jmp 2b\n"
011 ".previous\n"
012 ".section __ex_table,\"a\"\n"
013 " .align 4\n"
014 " .long 0b,3b\n"
015 " .long 1b,2b\n"
016 ".previous"
017 : "=&c"(size), "=&D" (__d0), "=&S" (__d1)
018 : "r"(size & 3), "0"(size / 4), "1"(to), "2"(from)
019 : "memory");
020 } while (0)
这段代码的主要操作就是004-007行,它的主要功能是将from处长度为size的数据复制到to处。
看这段代码之前,先看看它的约束条件:
017 : "=&c"(size), "=&D" (__d0), "=&S" (__d1)
018 : "r"(size & 3), "0"(size / 4), "1"(to), "2"(from)
019 : "memory");
017是输出部,根据描述可知size保存在ecx中,__d0保存在DI中,__d1保存在SI中。
018是输入部,根据描述可知size/4(即size除以4后的整数部分)保存在ecx中,size&3(即size除以4的余数部分)随便保存在某一个寄存器中,to保存在DI中,from保存在SI中。
然后再反过头来看004-007行,就明白了:
004行:将size/4个4字节从from复制到to。为了提高速度,这里使用的是movsl,所以对size也要处理一下。
005行:将size&3,即size/4后余下的余数,复制到ecx中。
006行:根据ecx中的数量,从from复制数据到to,这里使用的是movsb。
007行:代码结束。
到这里,复制就结束了。
但是实际上没有这么简单,因为还可能发生复制不成功的现象,所以008-016行的代码都是进行此类处理的。
内核提供了一个意外表,它的每一项的结构是(x,y),即如果在地址x上发生了错误,那么就跳转到地址y处,这里行012-015就是利用了这个机制在编译时声明了两个表项。将这几行代码说明如下:
012行:声明以下内容属于段__ex_table。
013行:声明此处内容4字节对齐。
014行:声明第一个意外表项,即如果在标志0处出错,就跳转到标志3处(.section .fixup段中)。
015行:声明第二个意外表项,即如果在标志1处出错,就跳转到标志2处(.section .text段中)。
上面之所以要在标志后面加上b,是因为引用之前的代码,如果要引用之后的代码就加f。
这里对size的操作约定是:如果复制失败,则size中保留的是还没有复制完的数据字节数。
由于复制数据的代码只有4行,其中可能出现问题的就是004和006行。从上面的异常表可以看出,内核的处理策略是:
(1) 如果在0处出错,那么这时没有复制完的字节数就是ecx中剩余的数字乘以4加上先前size除以4以后的那个余数。009行代码即完成此任务,“lea 0(%3,%0,4),%0”即计算“%ecx = (size % 4) + %ecx * 4”,并将这个数值赋值给返回C代码的size中。
(2)如果在1处出现错误,那么由于之前ecx中的size/4个字节都已经复制成功了,所以只需要将保存在任意一个寄存器中的size/4的余数赋值给size返回。
从汇编代码中可以看到,009行的异常处理代码被编译到一个叫做fixup的段中。
可见这段代码的本质就是从from复制数据到to,并对两处可能出现错误的地方进行简单的异常处理——返回未复制的字节数。
注意:
(1).section .fixup,"ax";.section __ex_table,"a";
将这两个.section和.previous中间的代码汇编到各自定义的段中,然后跳回去,将这之后的的代码汇编到.text段中,也就是自定义段之前的段。.section和.previous必须配套使用。
(2)例子中__ex_table异常表的安排在用户空间是不会得到执行的,它只在内核中有效。
(3) 将.fixup段和.text段独立开来的目的是为了提高CPU流水线的利用率。熟悉体系结构的读者应该知道,当前的CPU引入了流水线技术来加快指令的 执行,即在执行当前指令的同时,要将下面的一条甚至多条指令预取到流水线中。这种技术在面对程序执行分支的时候遇到了问题:如果预取的指令并不是程序下一 步要执行的分支,那么流水线中的所有指令都要被排空,这对系统的性能会产生一定的影响。在我们的这个程序中,如果将.fixup段的指令安排在正常执行 的.text段中,当程序执行到前面的指令时,这几条很少执行的指令会被预取到流水线中,正常的执行必然会引起流水线的排空操作,这显然会降低整个系统的 性能。

posted on 2009-02-01 11:25 驽马 阅读(409) 评论(1)  编辑 收藏 引用

评论

# re: __copy_user宏分析(转)  回复  更多评论   

非常感谢.. 受教了
2011-12-25 11:48 | 侵占
只有注册用户登录后才能发表评论。