java开发系统内核：实现应用程序和内核间的控制权切换

本文主要是介绍java开发系统内核：实现应用程序和内核间的控制权切换，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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在上节，我们实现了让第三方应用程序调用系统内核提供的接口，但遗留下的一个问题是，应用程序调用完API后，它自己进入死循环，由于CPU的控制权交给了应用程序，如果它在进入死循环前关闭了硬件中断的话(执行CLI指令），那么整个系统就会被锁死了。

本节，我们看看，应用程序调用完API后，如何将控制权再次归还给系统内核。我们先看看，应用程序是如何被加载的，在内核的C语言部分(write_vga_desktop.c)，在有关控制台的函数里，有如下代码：

void console_task(struct SHEET *sheet, int memtotal) {....else if (strcmp(cmdline, "hlt") == 1) {struct Buffer buffer;file_loadfile("abc.exe", &buffer);struct SEGMENT_DESCRIPTOR *gdt = (struct SEGMENT_DESCRIPTOR *)get_addr_gdt();set_segmdesc(gdt+19, 0xfffff, buffer.pBuffer, 0x4098);farjmp(0, 19*8);//  dumpy();int addr = (int*)asm_cons_putchar;addr -= get_code32_addr();char *p = intToHexStr(addr);showString(shtctl, sht_back, 0, 176, COL8_FFFFFF, p);memman_free_4k(memman, buffer.pBuffer, buffer.length);}....
}

上面代码中，启动应用程序的语句是farjmp(0, 19*8), 应用程序执行完后，想要将控制权提交给内核，需要让CPU执行farjmp的下一条语句，int addr = (int*)asm_cons_putchar; 我们知道，函数被调用时，在汇编中使用的是call 语句，所以如果你把反汇编都的代码拿来看的话，你会发现farjmp的调用,转换成汇编语言时是 call farjmp。 call指令有个特点，就是它会把当前指令的下一条指令的地址给压入堆栈，于是我们在进入farjmp函数中时，把堆栈上的内容取出来，得到的就是内核调用完应用程序后，下一条指令要执行的地址。

如果我们把这个地址取出来，存放到一个应用程序也可以访问的内存中，那么应用程序执行完自己的功能后，把地址取出来，直接跳转到该地址，那么CPU的控制权就可以交还给内核了。

为此我们看看具体实现，首先需要在程序进入farjmp函数时，获取下一条语句的地址，代码修改如下,在内核的汇编部分kernel.asm中：

farjmp:xor  eax, eaxmov  eax, [esp]mov  [0x6000], eaxjmp FAR [esp + 4]ret

我们先把寄存器eax清零，当前堆栈指针esp指向的内存，正好存放了调用farjmp时，下一条语句的地址，于是我们把地址的数值读出来，让后存放到内存地址为0x6000的地方，那么应用程序执行完自己的功能后，从内存地址0x6000读出四字节数值，得到的就是内核下一条指令的地址，然后直接跳转就可以把控制全交还给内核了。

由于上面的代码修改后，API asm_cons_putchar 接口的加载地址会改变，通过编译后的kernel.map文件查看，内容如下：

00008344  00008344  LABEL_SEG_CODE32
....
0000FF2F  0000FF2F  get_code32_addr
0000FF35  0000FF35  load_tr
0000FF3B  0000FF3B  farjmp
0000FF4A  0000FF4A  asm_cons_putchar

原来内核代码段的入口地址不变，还是0x8344, 于是API接口的相对偏移为0xFF4A - 0x8344 = 0x7C06，于是我们的应用程序代码可以修改为如下：

[map symbols hlt.map]
[SECTION .s32]
BITS 32
mov  ax, again
push ax
mov  AX, 'C'
push ax     
jmp dword 1*8:0x7C06again:
mov ax, fin
push ax
mov ax, 'D'
push ax
jmp dword 1*8:0x7C06fin:push 1*8mov  eax, [0x6000]push eaxretf