FreeBSD 5内核源代码分析之copyin实现原理 _云知道

在内核中，用户态和内核态之间的数据拷贝主要通过copyin()和copyout()
两个函数完成。与普通的数据拷贝不同，用户态和内核态之间的数据拷贝必须
考虑到用户给出的地址是否有效，即该地址是否有真正的地址映射。同时又要
考虑到效率。因此也不可能对用户给出地址的每个字节检查一遍。

FreeBSD和Linux一样(linux中是copy_from_user()和copy_to_user())，
都是先拷贝，出错以后再进行错误处理，有着异曲同工之妙。

本文所有代码，如未注明，均来自sys/i386/i386/support.s

copyin()由汇编语言写成，我们逐句来看。

代码:
/*
* copyin(from_user, to_kernel, len) - MP SAFE
*/
ENTRY(copyin)
MEXITCOUNT
jmp *copyin_vector

copyin()有三个参数，from_user为用户态数据地址，to_kernel为内核缓冲区地址，
len为数据长度。它们分别位于堆栈的位置是：
代码:
from_user: 12(%esp)
to_kernel: 16(%esp)
len: 20(%esp)

这里copyin_vector定义为
代码:
.globl copyin_vector
copyin_vector:
.long generic_copyin

定义一个数据copyin_vector，其值是generic_copyin

这里*copyin_vector的值就是generic_copyin，因此将跳转到generic_copyin 。

代码:
ENTRY(generic_copyin)
movl PCPU(CURPCB),陎
movl $copyin_fault,PCB_ONFAULT(陎)

先将curpcb地址存入陎，然后将curpcb->pcb_onfault置为copyin_fault，
这里copyin_fault也是一个程序标号，拷贝出错时将跳转到这里。下面我们将看到。
代码:
pushl %esi
pushl 韎
movl 12(%esp),%esi /* CADdr_t from */
movl 16(%esp),韎 /* caddr_t to */
movl 20(%esp),靫 /* size_t len */

分别将from_user, to_kernel, len存入寄存器%esi, 韎, 靫

代码:
/*
* make sure address is valid
*/
movl %esi,韝
addl 靫,韝
jc copyin_fault

这几句看from_user len是否有整数溢出。

代码:
cmpl $VM_MAXUSER_ADDRESS,韝
ja copyin_fault

相加之和是否在用户有效地址空间内。

代码:
#if defined(I586_CPU) && defined(DEV_NPX)
ALIGN_TEXT
slow_copyin:
#endif
movb %cl,%al
shrl $2,靫 /* copy longWord-wise */
cld
rep
movsl

先以4字节为单位拷贝。

代码:
movb %al,%cl
andb $3,%cl /* copy remaining bytes */
rep
movsb

再拷贝剩余的字节（最多3字节），如果有的话。

代码:
#if defined(I586_CPU) && defined(DEV_NPX)
ALIGN_TEXT
done_copyin:
#endif
popl 韎
popl %esi
xorl 陎,陎
movl PCPU(CURPCB),韝
movl 陎,PCB_ONFAULT(韝)
ret

拷贝完成，恢复寄存器，并清除curpcb->pcb_onfault，返回。
由于陎用做函数返回值，这就是说，如果成功拷贝就返回0

事情总是有意外发生，如果用户给出的地址段
[from_user, from_user len]
有问题的话，copyin()将发生异常，进入异常处理函数，

代码:
(sys/i386/i386/trap.c)
---------------------------
/*
* Exception, fault, and trap interface to the FreeBSD kernel.
* This common code is called from assembly language IDT gate entry
* routines that prepare a suitable stack frame, and restore this
* frame after the exception has been processed.
*/

void
trap(frame)
struct trapframe frame;
{
struct thread *td = curthread;
struct proc *p = td->td_proc;
......

type = frame.tf_trapno;
......

if(it is user trap){
......

}else{ /* kernel trap */
......
switch (type) {
......

case T_PROTFLT: /* general protection fault */
case T_STKFLT: /* stack fault */
......
/* FALL THROUGH */
case T_SEGNPFLT: /* segment not present fault */
......
if (PCPU_GET(curpcb) != NULL &&
PCPU_GET(curpcb)->pcb_onfault != NULL) {
frame.tf_eip =

FreeBSD 5内核源代码分析之copyin实现原理

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