29. Системные вызовы. Выполнение системного вызова.

Системные вызовы (system calls) - механизм, позволяющий пользовательским программам обращаться к услугам ядра ОС, то есть это интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. Концептуально системный вызов похож на обычный вызов подпрограммы. Основное отличие состоит в том, что при системном вызове выполнение программы осуществляется в привилегированном режиме или режиме ядра. Поэтому системные вызовы иногда еще называют программными прерываниями, в отличие от аппаратных прерываний, которые чаще называют просто прерываниями. В большинстве операционных систем системный вызов является результатом выполнения команды программного прерывания (INT). Таким образом, системный вызов - это синхронное событие.

По соглашению, код пользовательского режима должен поместить в региср EBX указатель на блок параметров в стеке пользовательского режима. Тогда функция KeSystemService может просто скопировать требуемое число байтов из стека пользовательского режима в стек режима ядра перед вызовом системной функции. Рисунок 4 иллюстрирует это.

 

Как системный вызов вызывается?

Поскольку все системные вызовы Windows NT используют одно и тоже программное прерывание 'int 2e' для переключения в режим ядра, как код пользовательского режима информирует код ядра какую именно системную функцию нужно выполнить? Ответ заключается в том, что индекс помещается в регистр EAX перед вызовом инструкции int 2e. В режиме ядра ISR считывает значение регистра EAX и вызывает указанную системную функцию, если все переданные параметры проходят предварительную проверку. Параметры системного вызова (к примеру, те что были переданы в функцию OpenFile) передаются функции ядра в теле ISR.

Возврат из системного вызова: Когда работа системного вызова завершается, исполняется инструкция iret. Исполняя эту инструкцию, процессор восстанавливает из стека значения сохраненные значения регистров пользовательского режима и продолжает исполнение с инструкции следующей за инструкцией 'int 2e'.

30. Понятие отложенной процедуры (dpc). Назначение отложенных процедур.

DPC (англ. Deferred procedure call — отложенный вызов процедуры) — специфический механизм вызова процедур в архитектуре Windows.

Суть DPC: При возникновении прерывания, управление передаётся обработчику прерывания. Существует ряд факторов, ограничивающих возможности кода обработчика прерывания:

Общей практикой является требование минимизации времени работы обработчика прерывания. Поэтому необходимо воздержаться от выполнения ресурсоёмких и долгих действий непосредственно внутри обработчика прерывания.

В Windows код обработчика прерывания выполняется на высоком IRQL, что сильно ограничивает набор доступных обработчику ядерных функций: многие функции требуют гораздо более низкого IRQL для своего вызова.

Решением этой проблемы является подход, при котором непосредственно в обработчике выполняются лишь самые критические операции, а остальные действия откладываются до тех пор, пока не появится относительно свободное процессорное время, а IRQL не опустится до допустимого значения (DISPATCH_LEVEL). Тогда эти действия будут выполнены в рамках вызова отложенной (её выполнение было отложено до этого момента) процедуры.

В отличие от обычного вызова процедуры, при котором, фактически, управление сразу же передаётся коду вызываемой процедуры, при DPC-вызове передача управления вызываемой процедуре не происходит — вместо этого адрес вызываемой процедуры и параметры помещаются в специальную очередь, называемую DPC Queue. Когда наступает «благоприятное» время, отложенная процедура вызывается «по-настоящему».

Таким образом, обработчик прерывания выполняет только самые необходимые действия и осуществляет отложенный вызов процедуры, которая выполнит все остальные действия, нужные в рамках обработки прерывания, но не требующие повышенной срочности.

Управление DPC: Для того, чтобы осуществлять отложенные вызовы, необходимо сперва создать объект DPC при помощи ядерной функции KeInitializeDpc.

Созданному объекту DPC можно изменить приоритет при помощи функци KeSetImportanceDpc, а также переназначить процессор, в очередь которого будет помещён отложенный вызов, с помощью KeSetTargetProcessorDpc.

Постановка DPC в очередь осуществляется вызовом ядерной функции KeInsertQueueDpc.

Помещённый в очередь DPC можно убрать из очереди вызовом функции KeRemoveQueueDpc.

Поскольку механизм DPC используется главным образом в рамках обработки запросов ввода/вывода, существуют специальные функции-обёртки с префиксом Io для управления отложенными вызовами. В частности, обработчики прерываний, согласно документации, должны использовать именно эти функции.