本周学习了《庖丁解牛》第1章，以及《Linux内核设计与实现》第1、2、18章。通过视频和实验，学会了反汇编一个简单的C程序，也学习了Linux内核调试的一些小技巧和printk函数。
反汇编一个简单的C程序
- 程序编写及编译
- 使用
vi编辑源代码
返回值是15，我学号的后两位。 - 使用
gcc命令编译为32位的汇编代码
- 汇编代码
- 使用
:g删除辅助信息
- 精简后的汇编代码
- 汇编代码分析
接下来逐行分析堆栈、寄存器的变化。在此采用了和书中一样的简化表示方法，减4位转化为加1位，对应下移一格；加4位转化为减1位；对应为上移1格。
- 初始状态
- 第18行
将ebp的值压栈，esp减1，下移一格。 - 第19行
将esp的值赋值给ebp。 - 第20行
esp下移一格。 - 第21行
立即寻址，立即值7赋值到esp所指的位置。 - 第22行
call f相当于push %eip（仅仅这样表示 ）和mov1 f, %eip（仅仅这样表示），因此下一行第23行入栈，esp下移一格，并将f函数的第一行9赋值给eip。 - 第9、10行
cpu从eip读取指令，程序运行第9行，将ebp的值压栈，esp减1，下移一格。
第10行将esp的值赋值给ebp。
第9、10行相当enter指令，用于建立函数堆栈。 - 第11行
esp下移一格。 - 第12行
移位寻址，将ebp上移两格后所指的值赋值给eax。 - 第13行
将eax的值赋值给esp所指向的位置。 - 第14行
call g相当于push %eip（仅仅这样表示 ）和mov1 g, %eip（仅仅这样表示），因此下一行第15行入栈，esp下移一格，并将g函数的第一行2赋值给eip。 - 第2、3行
cpu从eip读取指令，程序运行第2行，将ebp的值压栈，esp减1，下移一格。
第3行将esp的值赋值给ebp。
第2、3行相当enter指令，用于建立函数堆栈。一共建立了2个站，后面需要2两个leave指令。 - 第4行
移位寻址，将ebp上移两格后所指的值赋值给eax。 - 第5行
将eax的值加5，赋值给eax。 - 第6行
出栈，并把值赋值给ebp，赋值为4，ebp指向4，esp由于popl操作上移一格。 - 第7行
ret相当于popl %eip（仅仅这样表示），执行一次出栈操作，eip值变成15，esp上移一格。 - 第15行
cpu从eip读取指令，程序运行第15行，leave是撤销函数堆栈，相当于movl %ebp,%esp和popl %ebp，esp先指向与ebp相同的位置4，再进行一次出栈操作，ebp的值变为1，指向位置1；esp上移一格。 - 第16行
ret执行一次出栈操作，eip值变成23，esp上移一格。 - 第23行
cpu从eip读取指令，程序运行第23行，将将eax的值加3，赋值给eax。 - 第24行
leave是撤销函数堆栈，相当于movl %ebp,%esp和popl %ebp，esp先指向与ebp相同的位置1，再进行一次出栈操作，ebp的值变为0，指向位置0；esp上移一格，也指向0。 - 第25行
ret执行一次出栈操作，此时栈内已经无数据了。最后eax是默认的保存返回值的寄存器。
随着程序的进行，堆栈也发生了变化，最后回归初始状态。
《Linux内核设计与实现》读书小结
阅读本书，学会了一些与内核相关的知识。
- 使用
asm()指令可以嵌入汇编代码。 - 分支声明
likely和unlikely。 - 内核中内存不分页，每多用一个字节，物理内存就减少一个字节。
- 内核并不能完美地支持浮点数的操作。
- 内核中要格外注意竞争条件引发的同步和并发。
- 调试bug需要先找到bug，最好能够复现。
- 在内核中使用
printk函数。可以设定日志级别，<0><1><2><3><4><5><6><7>分别对应不同紧急程度的信息。 oops是内核发出错误信息、寄存器信息、回溯信息的方式。- 原子操作——能够不分隔执行的代码；以及在执行中不能中断否则就是完不成的代码。
- 内核调用
BUG_ON()标记bug，提供断言并输出信息，调用时会引发oops。 - Magic SysRq key是调试、挽救即将崩溃的系统所必须的工具。
- 探测系统可以使用UID（用户ID）作为选择条件（与进程有关），使用条件变量（与进程无关）或者统计量。还可以进行重复频率限制和次数限制。
- 使用数学上的二分法可以更快的找出第一次BUG出现的内核版本。
总结
- 计算机是怎样工作的？
采用用冯诺依曼体系结构的计算机，其核心是存储程序计算机。这类计算机由内存、CPU、输入设备、输出设备组成。内存包括程序内存和数据内存，CPU包括运算器、控制器和寄存器。计算机在执行程序之前必须把要执行的相关程序和数据放入内存中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。