시스템 콜 작동 흐름

• userprog/syscall.c 내의 syscall_init는 커널 부팅 시 threads/init.c 내의 main 함수에 의해 실행됨

• syscall_init 내에서 MSR 레지스터(MSR_LSTAR 등)에 syscall_entry 함수 포인터 등록

  write_msr(MSR_LSTAR, (uint64_t)syscall_entry);
  

  • syscall_entry는 무엇을 하는 함수인가?
    • 내부적으로 어셈블리 코드로 작성되어 있으며 아래 작업을 실행함
    • 사용자 프로세스는 현재 유저 스택을 사용하고 있지만, 시스템 콜로 커널로 진입하면 커널 스택으로 스위칭 진행
    • 유저 모드에서 넘어온 CPU 상태들을 저장 (intr_frame에)
    • C에서 시스템 콜 처리 함수 호출 → syscall_handler 호출
    • 시스템 콜 처리 후, 유저 모드로 복귀
      • 저장해둔 CPU 상태 복원
  • 앞으로 syscall 명령이 오면 이 함수(syscall_entry)로 점프하라고 알려주는 단계임

• 사용자 프로그램이 시스템 콜을 호출하면 라이브러리 내부에서 syscall 실행

  • 이전에 MSR_LSTAR 레지스터에 syscall_entry를 등록해두었으므로 LSTAR 레지스터를 참고해 syscall_entry로 점프

• syscall_entry에 작성된 어셈블리 코드 실행

• syscall_handler가 인자를 받아 해당하는 작업 실행

intr_frame이 뭐지? 어디에 있지?

• 인터럽트나 시스템 콜 발생 시, CPU 레지스터 상태, 스택 포인터, 명령어 포인터, 플래그 등 전체를 저장하는 구조체

• include/threads/interrupt.h에 선언되어 있음

  struct intr_frame {
  	/* Pushed by intr_entry in intr-stubs.S.
  	   These are the interrupted task's saved registers. */
  	struct gp_registers R;
  	...
  

  • 우리가 저장해둔 레지스터를 다시 꺼내오려면? intr_frame→R.rsi 와 같이 가져오면 됨 !!

  struct gp_registers {
  	uint64_t r15;
  	uint64_t r14;
  	uint64_t r13;
  	uint64_t r12;
  	uint64_t r11;
  	uint64_t r10;
  	uint64_t r9;
  	uint64_t r8;
  	uint64_t rsi;
  	uint64_t rdi;
  	uint64_t rbp;
  	uint64_t rdx;
  	uint64_t rcx;
  	uint64_t rbx;
  	uint64_t rax;
  } __attribute__((packed));
  

  • 레지스터들을 저장해둘 수 있는 구조체

write_msr은 무엇인가?

• x86-64 CPU의 MSR(Model-Specific Register)에 값을 기록하는 함수

• MSR은 무엇인가?

  • 인텔/AMD CPU에만 존재하는 하드웨어의 특수 기능 제어나 상태 정보를 담는 64비트 레지스터 세트
  • 번호로 구분됨 (MSR_LSTAR, MSR_STAR)
  • 운영체제가 CPU의 동작 방식을 제어하는데 사용

• write_msr은 지정한 MSR에 값을 기록할 수 있음!!

  write_msr(MSR_LSTAR, (uint64_t)syscall_entry);
  

  • MSR_LSTAR 레지스터에 syscall_entry 주소를 등록해두겠다
  • 참고로 syscall 명령이 발생하면 무조건 MSR_LSTAR 레지스터에 들어 있는 주소로 점프해야한다
    • 이건 x86-64 아키텍처에서 명세로 약속된 규칙이다

구현해야 하는 것

시스템 콜 등록

• 시스템 콜을 핸들러에 등록해두어야 함

• 위치는? pintos-kaist/userprog/syscall.c

  /* The main system call interface */
  void
  syscall_handler (struct intr_frame *f UNUSED) {
  	// TODO: Your implementation goes here.
  	printf ("system call!\\n");
  	thread_exit ();
  }
  

  • 시스템 콜 번호를 가져오는 방법?
    • intr_frame내에서 rax 레지스터에 시스템 콜 번호가 저장되어있음!!
    • switch (f→rax) … 로 구현하면 될듯함
    • 인자: rdi, rsi, rdx, r10, r8, r9 순으로 전달
    • 리턴값은 어디에 저장하나? rax에 저장하자 !!

write

fd에 buffer의 size만큼의 데이터를 씀. 실제로 쓴 바이트 수를 반환.