Linux0.11內核--加載可執行二進制文件之2.change_ldt，

Linux0.11內核--加載可執行二進制文件之2.change_ldt，

前面分析完了copy_strings函數，這裡來分析另一個注意的函數change_ldt。

先來看調用處：

// 根據a_text 修改局部表中描述符基址和段限長，並將參數和環境空間頁面放置在數據段末端。
// 執行下面語句之後，p 此時是以數據段起始處為原點的偏移值，仍指向參數和環境空間數據開始處，
// 也即轉換成為堆棧的指針。
  p += change_ldt (ex.a_text, page) - MAX_ARG_PAGES * PAGE_SIZE;

解釋的很清楚，也就是說p指向的是相當於在圖9-23的左方添加了64M-MAX_ARG_PAGES * PAGE_SIZE的大小容量。總容量為64M。

struct exec
{
  unsigned long a_magic;	/* 執行文件魔數。使用N_MAGIC 等宏訪問。 */
  unsigned a_text;		/* 代碼長度，字節數。 */
  unsigned a_data;		/* 數據長度，字節數。 */
  unsigned a_bss;		/* 文件中的未初始化數據區長度，字節數。 */
  unsigned a_syms;		/* 文件中的符號表長度，字節數。 */
  unsigned a_entry;		/* 執行開始地址。 */
  unsigned a_trsize;		/* 代碼重定位信息長度，字節數。 */
  unsigned a_drsize;		/* 數據重定位信息長度，字節數。 */
};

// 下面對執行文件的頭結構數據進行處理，首先讓ex 指向執行頭部分的數據結構。
  ex = *((struct exec *) bh->b_data);	/* read exec-header *//* 讀取執行頭部分 */

這裡的ex為讀取的可執行二進制文件頭部分。下面進入change_ldt函數：

//// 修改局部描述符表中的描述符基址和段限長，並將參數和環境空間頁面放置在數據段末端。
// 參數：text_size - 執行文件頭部中a_text 字段給出的代碼段長度值；
// page - 參數和環境空間頁面指針數組。
// 返回：數據段限長值(64MB)。
static unsigned long
change_ldt (unsigned long text_size, unsigned long *page)
{
  unsigned long code_limit, data_limit, code_base, data_base;
  int i;

// 根據執行文件頭部a_text 值，計算以頁面長度為邊界的代碼段限長。並設置數據段長度為64MB。
  code_limit = text_size + PAGE_SIZE - 1;
  code_limit &= 0xFFFFF000;
  data_limit = 0x4000000;
// 取當前進程中局部描述符表代碼段描述符中代碼段基址，代碼段基址與數據段基址相同。
  code_base = get_base (current->ldt[1]);
  data_base = code_base;
// 重新設置局部表中代碼段和數據段描述符的基址和段限長。
  set_base (current->ldt[1], code_base);
  set_limit (current->ldt[1], code_limit);
  set_base (current->ldt[2], data_base);
  set_limit (current->ldt[2], data_limit);
/* make sure fs points to the NEW data segment */
/* 要確信fs 段寄存器已指向新的數據段 */
// fs 段寄存器中放入局部表數據段描述符的選擇符(0x17)。
  __asm__ ("pushl $0x17\n\tpop %%fs"::);
// 將參數和環境空間已存放數據的頁面（共可有MAX_ARG_PAGES 頁，128kB）放到數據段線性地址的
// 末端。是調用函數put_page()進行操作的（mm/memory.c, 197）。
  data_base += data_limit;
  for (i = MAX_ARG_PAGES - 1; i >= 0; i--)
    {
      data_base -= PAGE_SIZE;
      if (page[i])		// 如果該頁面存在，
	put_page (page[i], data_base);	// 就放置該頁面。
    }
  return data_limit;		// 最後返回數據段限長(64MB)。
}

第一二行的意思是code_limit最少也要有一內存頁的長度。

data_limit賦值為64M。

緊接著設置當前進程的LDT的代碼段和數據段的基址和段限長。

注意最後一段比較關鍵，從數據段末尾data_base開始放置參數和環境空間已存放數據的頁面。page是參數環境空間所有頁面地址的數組。如果page[i]該頁面存在，就調用put_page函數：

/*
* 下面函數將一內存頁面放置在指定地址處。它返回頁面的物理地址，如果
* 內存不夠(在訪問頁表或頁面時)，則返回0。
*/
//// 把一物理內存頁面映射到指定的線性地址處。
// 主要工作是在頁目錄和頁表中設置指定頁面的信息。若成功則返回頁面地址。
// 在缺頁異常的C 函數do_no_page()中會調用此函數。對於缺頁引起的異常，由於任何缺頁緣故而
// 對頁表作修改時，並不需要刷新CPU 的頁變換緩沖（或稱Translation Lookaside Buffer，TLB），
// 即使頁表項中標志P 被從0 修改成1。因為無效頁項不會被緩沖，因此當修改了一個無效的頁表項
// 時不需要刷新。在此就表現為不用調用Invalidate()函數。
unsigned long
put_page (unsigned long page, unsigned long address)
{
  unsigned long tmp, *page_table;

/* NOTE !!! This uses the fact that _pg_dir=0 */
/* 注意!!!這裡使用了頁目錄基址_pg_dir=0 的條件 */

// 如果申請的頁面位置低於LOW_MEM(1Mb)或超出系統實際含有內存高端HIGH_MEMORY，則發出警告。
  if (page < LOW_MEM || page >= HIGH_MEMORY)
    printk ("Trying to put page %p at %p\n", page, address);
// 如果申請的頁面在內存頁面映射字節圖中沒有置位，則顯示警告信息。
  if (mem_map[(page - LOW_MEM) >> 12] != 1)
    printk ("mem_map disagrees with %p at %p\n", page, address);
// 計算指定地址在頁目錄表中對應的目錄項指針。
  page_table = (unsigned long *) ((address >> 20) & 0xffc);
// 如果該目錄項有效(P=1)(也即指定的頁表在內存中)，則從中取得指定頁表的地址??page_table。
  if ((*page_table) & 1)
    page_table = (unsigned long *) (0xfffff000 & *page_table);
  else
    {
// 否則，申請空閒頁面給頁表使用，並在對應目錄項中置相應標志7（User, U/S, R/W）。然後將
// 該頁表的地址??page_table。
      if (!(tmp = get_free_page ()))
	return 0;
      *page_table = tmp | 7;
      page_table = (unsigned long *) tmp;
    }
// 在頁表中設置指定地址的物理內存頁面的頁表項內容。每個頁表共可有1024 項(0x3ff)。
  page_table[(address >> 12) & 0x3ff] = page | 7;
/* no need for invalidate */
/* 不需要刷新頁變換高速緩沖 */
  return page;			// 返回頁面地址。
}

首先通過data_base獲取到相對應的頁目錄項指針，如果有效則獲取頁表地址。比較關鍵的是最後一句，address>>12表示data_base/4k，再與0x3ff（1024個項），因為這裡不是字節而是索引，所以不是0xffc。然後用這個索引和page（參數和環境空間已存放數據的頁面地址）綁定。

最後返回64M。