유저프로그램 - 유저모드 : 유저프로그램에서 fork(스레드이름); 으로 fork 호출

fork() : syscall1(fork의 시스템콜 번호, 스레드이름); 호출

/* lib/user/syscall.c 파일 */ 

pid_t
fork (const char *thread_name){
	return (pid_t) syscall1 (SYS_FORK, thread_name);
}

• x86-64의 syscall

syscall1() : syscall(fork의 시스템 콜 번호, 스레드 이름); 호출

#define syscall1(NUMBER, ARG0) ( \\
		syscall(((uint64_t) NUMBER), \\
			((uint64_t) ARG0), 0, 0, 0, 0, 0))

syscall(): CPU 레지스터 %rax에 시스템 콜 번호, %rdi 에 스레드 이름을 넣고, syscall 실행

__attribute__((always_inline))
static __inline int64_t syscall (uint64_t num_, uint64_t a1_, uint64_t a2_,
		uint64_t a3_, uint64_t a4_, uint64_t a5_, uint64_t a6_) {
	int64_t ret;
	register uint64_t *num asm ("rax") = (uint64_t *) num_;
	register uint64_t *a1 asm ("rdi") = (uint64_t *) a1_;
	register uint64_t *a2 asm ("rsi") = (uint64_t *) a2_;
	register uint64_t *a3 asm ("rdx") = (uint64_t *) a3_;
	register uint64_t *a4 asm ("r10") = (uint64_t *) a4_;
	register uint64_t *a5 asm ("r8") = (uint64_t *) a5_;
	register uint64_t *a6 asm ("r9") = (uint64_t *) a6_;

	__asm __volatile(
			"mov %1, %%rax\\n"
			"mov %2, %%rdi\\n"
			"mov %3, %%rsi\\n"
			"mov %4, %%rdx\\n"
			"mov %5, %%r10\\n"
			"mov %6, %%r8\\n"
			"mov %7, %%r9\\n"
			"syscall\\n"   /* syscall 실행 */
			: "=a" (ret)
			: "g" (num), "g" (a1), "g" (a2), "g" (a3), "g" (a4), "g" (a5), "g" (a6)
			: "cc", "memory");
	return ret;
}

syscall : syscall-entry 실행 (핀토스 init.c에서 부팅시 실행되는 syscall_init에서 syscall 호출시 syscall-entry가 실행되도록 이미 설정되어있기 때문)

#define MSR_STAR 0xc0000081         /* Segment selector msr */
#define MSR_LSTAR 0xc0000082        /* Long mode SYSCALL target */
#define MSR_SYSCALL_MASK 0xc0000084 /* Mask for the eflags */

void
syscall_init (void) {
	write_msr(MSR_STAR, ((uint64_t)SEL_UCSEG - 0x10) << 48  |
			((uint64_t)SEL_KCSEG) << 32);
	write_msr(MSR_LSTAR, (uint64_t) syscall_entry); /* syscall_entry 실행 */

	/* The interrupt service rountine should not serve any interrupts
	 * until the syscall_entry swaps the userland stack to the kernel
	 * mode stack. Therefore, we masked the FLAG_FL. */
	write_msr(MSR_SYSCALL_MASK,
			FLAG_IF | FLAG_TF | FLAG_DF | FLAG_IOPL | FLAG_AC | FLAG_NT);
}

syscall-entry.S :

• tss에 저장된 커널스택의 스택포인터를 rsp 로 저장 (이제 rsp는 유저 스택이 아닌 커널 스택을 가리킴) 실제 CPU의 rsp 값이 변경되는 것 → 커널모드 시작

  /* syscall-entry.S 부분 */ 
  
  movabs $tss, %r12
  	movq (%r12), %r12
  	movq 4(%r12), %rsp         /* Read ring0 rsp from the tss */
  

• CPU 레지스터 값들을 커널 스택에 push : push 되는 순서는 마지막 들어간 데이터부터 interrupt frame 구조체 순서가 되도록 하는 순서로 push💡 이때 SEL_UDSEG는 유저 데이터 세그먼트, SEL_UCSEG는 유저 코드 세그먼트를 의미한다.

/* syscall-entry.S 부분 */

push $(SEL_UDSEG)      /* if->ss */
	push %rbx              /* if->rsp */
	push %r11              /* if->eflags */
	push $(SEL_UCSEG)      /* if->cs */
	push %rcx              /* if->rip */
	subq $16, %rsp         /* skip error_code, vec_no */
	push $(SEL_UDSEG)      /* if->ds */
	push $(SEL_UDSEG)      /* if->es */
	push %rax
	movq temp1(%rip), %rbx
	push %rbx
	pushq $0
	push %rdx
	push %rbp
	push %rdi
	push %rsi
	push %r8
	push %r9
	push %r10
	pushq $0 /* skip r11 */
	movq temp2(%rip), %r12
	push %r12
	push %r13
	push %r14
	push %r15
	movq %rsp, %rdi