操作系統下糟糕的異常處理方式計劃

傷勢較重 linux下發生異常，芯片會自動產生一個異常中斷。在這異常中斷處理程序中會判斷異常來自用戶程序或者內核，如果是發生在用戶程序，那么會產生一個異常信號，再根據異常信號的回調函數通知用戶程序發生異常。如果發生在內核里面，那么就會搜索內核模塊的異常結構表，找到相應的處理調用地址，修改異常中斷的返回地址為異常處理的地址，中斷返回的時候程序就跳到異常處理程序處理執行了。但具體這兩種處理方法都很糟糕，下面簡要分析一下。 linux系統把所有進程數據結構都放于內核，這就增加了一些不必要的切換時間。 linux可以通過系統調用，安裝信號的回調函數，這回調函數指針存放在內核的進程數據結構里面。這點windows處理得比較好，windows把進程數據結構分成了兩部分，一部分敏感數據放于內核的進程數據結構里面，加以保護，另一部分不敏感數據就放于用戶空間，這樣當訪問那些不加保護的數據時，就不用切換到內核，節約了時間。像windows下異常處理，也是一種回調函數，但因為結構放于用戶空間，安裝的時候就很方便，也節約切換時間。 上面那一點只是效率問題，但linux內核的異常處理那才是糟糕。先介紹一下linux內核的異常處理結構吧，看明白了你自然就知道糟糕到什么程度了。要了解這，顯然應該是先從異常中斷入手。下面主要是x86芯片的一些處理，但別的芯片下的也應該差不多。 文件：entry.S: ENTRY(general_protection)pushl $ SYMBOL_NAME(do_general_protection)jmp error_code

這是異常中斷入口，顯然會執行do_general_protection。文件traps.c: asmlinkage void do_general_protection(struct pt_regs * regs, long error_code){if (regs-eflags VM_MASK)goto gp_in_vm86;/*虛擬8086下發生的異常否*/if (!(regs-xcs 3))goto gp_in_kernel;/*內核發生的異常否*/ror_code = error_code;ap_no = 13;force_sig(SIGSEGV, current);/*用戶程序發生的異常，產生異常信號，根據異常信號的句柄回調處理函數*/return;gp_in_vm86:lock_kernel();handle_vm86_fault((struct kernel_vm86_regs *) regs, error_code);/*虛擬8086的處理*/unlock_kernel();return;gp_in_kernel:{unsigned long fixup;fixup = search_exception_table(regs-eip);/*根據異常時的eip搜索異常結構鏈找到處理程序地址*/if (fixup) {regs-eip = fixup;/*找到異常處理地址，修改中斷返回地址，中斷返回時跳到異常處理程序處*/return;}die(\"general protection fault\", regs, error_code);/*沒找到異常處理程序地址，顯示內核異常信息后死機*/}}

搜索異常處理程序代碼文件extable.c: extern const struct exception_table_entry __start___ex_table[];extern const struct exception_table_entry __stop___ex_table[];unsigned long search_exception_table(unsigned long addr){unsigned long ret;#ifndef CONFIG_MODULES/* There is only the kernel to search. */ret = search_one_table(__start___ex_table, __stop___ex_table-1, addr);if (ret) return ret;#else/* The kernel is the last \"module\" -- no need to treat it special. */struct module *mp;for (mp = module_list; mp != NULL; mp = mp-next) {if (mp-ex_table_start == NULL)continue;ret = search_one_table(mp-ex_table_start,mp-ex_table_end - 1, addr);if (ret) return ret;}#endifreturn 0;}static inline unsigned longsearch_one_table(const struct exception_table_entry *first,const struct exception_table_entry *last,unsigned long value){while (first = last) {const struct exception_table_entry *mid;long diff;mid = (last - first) / 2 + first;diff = mid-insn - value;if (diff == 0)return mid-fixup;else if (diff 0)first = mid+1;elselast = mid-1;}return 0;}