linux内核完全注释部分习题解答.docx

作者给的一些解答：第3章内核引导和启动过程2.为什么不直接将system模块搬到0x00000处而是先搬到0x10000处，再搬到0x00000处呢？在机器开机上电时，ROMBIOS将bootsect代码加载到内存的固定位置0x7c00处，bootsect又把自己移动到了0x90000处，同时把setup.s代码和system模块分别加载到0x90200和0x10000处。对于本书所讨论的Linux内核，system模块的大小不超过512KB。由于在即将执行的setup代码中还需要使用BIOS的功能，因此若直接将system模块加载到0x00000处就会覆盖掉BIOS设置的中断向量区域（0x0000-0x0400）。3.setup.s和head.s中都设置了一次GDT和IDT,这是为何,可否只在head.s做一次设置?第一次设置是为了head.s能首次运行在32位保护模式下。GDT临时在setup.s中，也即0x902xx左右的地方，这个地方将被用于缓冲区。而内核是在靠近物理内存0x0处的，因此必须重新设置。4.不用as86，用gas来编译bootsect可以么？为什么Linus当时要使用as86汇编器？可以。bootsect需要是16位的实模式程序。目前gas汇编器也支持16位的编译。Linus当时是在MINIX系统上开发Linux的，最初MINIX系统上还没有移植gas程序，因此Linus就使用了MINIX系统上的as86。5.根据setup.s和head.s程序中的使用方法，请详细说明Intel32位保护模式的运行机制。它与实模式下的寻址方式有和主要区别？第4章系统初始化1.在setup.s代码执行完之后，head.s及system被移到了0x000000x800000处，那么PC开机时0x00000x0400处及之后的一些参数不是也被覆盖了吗？内核以后是怎么设置的？Linux在这之后就完全不用PC自己的中断程序，而纯粹自己作中断程序了。在head.s中的78行（setup_idt）开始，首先在232行的_idt处设置了256个亚中断向量，指向一个只显示Unknowninterrupt的中断处理程序。然后会在init的main()中各个硬件的初始化函数中一个一个地分别设置所用到的实际中断向量。2.请简述Linux内核的整个初始化过程。系统初始化时，sched_init()程序启动了系统的空闲任务0，同时派生了任务1，此时，系统中有两个进程（task0andtask1)，假设从此时开始，系统没有接收到任何中断（包括系统的定时时钟中断或外部硬件中断以及软件的系统调用产生的中断），那么系统中将永远只包含着这两个进程，但是实际中，时钟中断周期的检查有没有新任务就绪，或者硬件中断包括系统调用使系统调度执行来检查系统的新任务，如果有新任务就绪，执行新任务。系统的其它部分，都是为这些任务的执行提供服务。系统中各进程的执行基本上是由于进程请求等待想要的资源而自动情愿地放弃CPU去睡眠，另一种就是时钟中断把用完时间片的进程对CPU的使用权剥夺，不情愿地放弃CPU。3.详细说明_syscall0(int,fork)嵌入函数的使用方法。在程序中调用该函数的实际语句是怎样的？请具体写出来。第5章进程调度与系统调用1.请问硬盘中断怎么产生的？系统调用read、write等都是产生请求，并将请求插入请求队列，在中断时由中断处理函数遍历请求队列完程读写，那么请问最初的硬盘的中断是由谁、如何激发的呢？参见6.6.1功能描述和图6.12.copy_process的参数有17个，从右往左分别是：ss，esp，eflags，cs，eip，ds，es，fs，edx，ecs，ebx，none，gs，esi，edi，ebp，nr。请问其中的那个none对应的是堆栈中的什么内容？简单说明原因。3.在do_signal()函数中的104行语句是：*(&eip)=sa_hangler；这条语句不就是等价与eip=sa_handler;吗？Linus为什么会这样表达？这里主要是牵涉到变量类型匹配的问题。因为这两个变量的类型不一样。4.在head.s中执行lss_stack_start,%esp，此时ss是什么内容？（提示：参考sched.c，第69行）。ss=0x10,也即内核段选择符。参见sched.c,69行。此时ss=ds。5.在中断程序里，段描述符寄存器的值被改掉了，那请问是在什么时候改的呢？比如说原来用户态时，使用的是LDT，代码段是cs=f，当发生中断时，CPU根据中断IDT表中相应的描述符设置CS：EIP,此时所有中断描述符表中描述符的段选择符值都已经被设置成=8（内核代码，在head.s中设置的），于是就会去执行内核中的代码。内核的代码段描述符在GDT中第1项（从零计），因此cs被设成=8。注意，在用户态没有权限修改描述符。第6章块设备驱动程序1.块设备的主设备号是什么？硬盘hd1设备的次设备号是什么？2.在内核中调用ll_wr_block()时会触发对块设备的读写操作。在一次读盘操作中，请问在哪个程序的哪个函数中进行了首次块读写操作？第7章字符设备驱动程序1.字符设备的主设备号是什么？控制台（console）的次设备号是什么？第8章数学协处理器仿真处理无。第9章文件系统1.在buffer.c程序getblk()函数中215、216两行，既然已经是对空闲缓冲队列操作，为什么还要判断缓冲区是否被引用？因为空闲列表中也包含已被使用的缓冲块，参见图9.12所示.。2.kernel中许多lock函数都使用了cli,sti.不知是为什么?是担心中断程序会捣乱么?假设有一个进程在内核空间获得了super锁，然后在bread()中等待，这时另一个进程也试图获得super锁，于是关了中断。这是否会导致内核死锁?系统可以在处理普通的系统调用时唤醒睡眠的进程，或者在执行中断时唤醒。如果一个进程执行了cli指令，禁止了可屏蔽中断，但当任务切换时，每个进程都会保存各自的所有运行寄存器状态（在TSS中），包括标志寄存器。如果所有进程都由于等待资源而执行了cli，那么起码还有一个task0可以响应中断。因此这种情况不会造成内核死锁。由于中断可以唤醒一个处于不可中断睡眠状态的进程，因此需要使用cli-sti来检测调用时睡眠的进程，并处理睡眠队列。使用cli-sti就不会出现竞争条件。3.main.c中init函数的183行，execve是如何处理当前进程映象的？184行上以2作为返回值出于什么考虑？简单地讲，execve()首先为被执行程序建立环境和堆栈，然后用被执行的程序将自己的控制替换掉（利用堆栈返回地址的替换方式）。所以如果执行成功，就不应该返回到184行，所以返回2（文件或目录不存在）。第10章内存管理1.在memory.c程序的第114行上，size为什么要加上0x3fffff？加上0x3fffff可以在size不足4M时仍需要分配1个页表项。同理，对于超过4M而不足8M时分配2个。也即注释中所说的进位整数值。举个简单的例子。如果说4000算1项，那么10也要分1项：(10+3999)mod4000=14001则要分2项：(4001+3999)mod4000=212001要分4项：(12008+3999)mod4000=42.请简要说明Intel处理器的内存分页管理机制。3.写时复制（Copyonwrite）机制的工作原理是什么？为什么要这样做？第11章包含文件1.从Linux内核0.95版开始，为了与当时的GNU的执行文件头文件一致，Linus对a.out.h文件进行了修改，造成使用0.95版内核编译的执行程序与以前版本不兼容（不能在0.1x版的内核系统上运行）。请比较本书讨论的a.out.h文件与linux内核0.95版的a.out.h文件的主要区别。2.第4章中172行setup(void*)&drive_info)是如何通过staticinline_syscall1(int,setup,void*,BIOS)跳到hd.c中的sys_setup的？3.在include/asm/system.h的第22行开始的一段代码中，书上写到movw%dx,%axnt，偏移地址低字与段选择符组合成描述符低4字节(eax)，这一句按80386汇编应该是仅将dx-ax，怎么会与段选择符组合呢？因