1.中斷描述符表的定義（arch/x86/kernel/traps.c）

1 gate_desc debug_idt_table[NR_VECTORS] __page_aligned_bss;

定義的描述符表為一個結(jié)構(gòu)體數(shù)組，數(shù)組元素類型為gate_desc，大小為8B。NR_VECTORS宏為256，即描述符表大小為256*8B。

2.idt_descr變量的定義（arch/x86/kernel/head_32.S）

1 idt_descr:2     .Word IDT_ENTRIES*8-1        # idt contains 256 entries3     .long idt_table4 5 # boot GDT descriptor (later on used by CPU#0):6     .word 0                # 32 bit align gdt_desc.address

這是內(nèi)核定義的一個全局變量，存放有中斷描述符表的大小和首地址。該變量將存放在idtr寄存器中。

3.中斷描述符初步的初始化（arch/x86/kernel/head_32.S）

 1 __INIT 2 setup_once: 3     /* 4      * Set up a idt with 256 entries pointing to ignore_int, 5      * interrupt gates. It doesn't actually load idt - that needs 6      * to be done on each CPU. Interrupts are enabled elsewhere, 7      * when we can be relatively sure everything is ok. 8      */ 9 10     movl $idt_table,%edi11     movl $early_idt_handlers,%eax12     movl $NUM_EXCEPTION_VECTORS,%ecx13 1:14     movl %eax,(%edi)15     movl %eax,4(%edi)16     /* interrupt gate, dpl=0, PResent */17     movl $(0x8E000000 + __KERNEL_CS),2(%edi)18     addl $9,%eax19     addl $8,%edi20     loop 1b21 22     movl $256 - NUM_EXCEPTION_VECTORS,%ecx23     movl $ignore_int,%edx24     movl $(__KERNEL_CS << 16),%eax25     movw %dx,%ax        /* selector = 0x0010 = cs */26     movw $0x8E00,%dx    /* interrupt gate - dpl=0, present */27 2:28     movl %eax,(%edi)29     movl %edx,4(%edi)30     addl $8,%edi31     loop 2b32         ...33         ...

這段代碼是對中斷描述符表的初步初始化，14-20行是對前32個中斷描述符進行初始化，讓所有描述符指向early_idt_handlers處理函數(shù)。22-31行是對后256-32=224個中斷描述符進行初始化，使之指向ignore_int處理函數(shù)。省略號以后是對GDT描述符表的初始化，這里不予討論。

4.中斷描述符表最終的初始化（arch/x86/kernel/traps.c）

 1 void __init trap_init(void) 2 { 3     int i; 4  5 #ifdef CONFIG_EISA 6     void __iomem *p = early_ioremap(0x0FFFD9, 4); 7  8     if (readl(p) == 'E' + ('I'<<8) + ('S'<<16) + ('A'<<24)) 9         EISA_bus = 1;10     early_iounmap(p, 4);11 #endif12 13     set_intr_gate(X86_TRAP_DE, divide_error);14     set_intr_gate_ist(X86_TRAP_NMI, &nmi, NMI_STACK);15     /* int4 can be called from all */16     set_system_intr_gate(X86_TRAP_OF, &overflow);17     set_intr_gate(X86_TRAP_BR, bounds);18     set_intr_gate(X86_TRAP_UD, invalid_op);19     set_intr_gate(X86_TRAP_NM, device_not_available);20 #ifdef CONFIG_X86_3221     set_task_gate(X86_TRAP_DF, GDT_ENTRY_DOUBLEFAULT_TSS);22 #else23     set_intr_gate_ist(X86_TRAP_DF, &double_fault, DOUBLEFAULT_STACK);24 #endif25     set_intr_gate(X86_TRAP_OLD_MF, coprocessor_segment_overrun);26     set_intr_gate(X86_TRAP_TS, invalid_TSS);27     set_intr_gate(X86_TRAP_NP, segment_not_present);28     set_intr_gate_ist(X86_TRAP_SS, &stack_segment, STACKFAULT_STACK);29     set_intr_gate(X86_TRAP_GP, general_protection);30     set_intr_gate(X86_TRAP_SPURIOUS, spurious_interrupt_bug);31     set_intr_gate(X86_TRAP_MF, coprocessor_error);32     set_intr_gate(X86_TRAP_AC, alignment_check);33 #ifdef CONFIG_X86_MCE34     set_intr_gate_ist(X86_TRAP_MC, &machine_check, MCE_STACK);35 #endif36     set_intr_gate(X86_TRAP_XF, simd_coprocessor_error);37 38     /* Reserve all the builtin and the syscall vector: */39     for (i = 0; i < FIRST_EXTERNAL_VECTOR; i++)40         set_bit(i, used_vectors);41 42 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION43     set_system_intr_gate(IA32_SYSCALL_VECTOR, ia32_syscall);44     set_bit(IA32_SYSCALL_VECTOR, used_vectors);45 #endif46 47 #ifdef CONFIG_X86_3248     set_system_trap_gate(SYSCALL_VECTOR, &system_call);FIRST_EXTERNAL_VECTOR49     set_bit(SYSCALL_VECTOR, used_vectors);50 #endif51 52     /*53      * Set the IDT descriptor to a fixed read-only location, so that the54      * "sidt" instruction will not leak the location of the kernel, and55      * to defend the IDT against arbitrary memory write vulnerabilities.56      * It will be reloaded in cpu_init() */57     __set_fixmap(FIX_RO_IDT, __pa_symbol(idt_table), PAGE_KERNEL_RO);58     idt_descr.address = fix_to_virt(FIX_RO_IDT);59 60     /*61      * Should be a barrier for any external CPU state:62      */63     cpu_init();64 65     x86_init.irqs.trap_init();66 67 #ifdef CONFIG_X86_6468     memcpy(&debug_idt_table, &idt_table, IDT_ENTRIES * 16);69     set_nmi_gate(X86_TRAP_DB, &debug);70     set_nmi_gate(X86_TRAP_BP, &int3);71 #endif72 }

該函數(shù)對中斷描述表的進行了部分初始化，13-36行對系統(tǒng)已分配的異常和非屏蔽中斷進行初始化，中斷向量號為0-19。接著，39-40行在中斷位圖表中對已初始化的中斷所對應(yīng)的位進行標(biāo)記。接著，43和48行又出始化了兩個中斷，一個是系統(tǒng)中斷門，中斷向量號為0x80，一個是系統(tǒng)陷阱門，中斷向量號為2。

在該函數(shù)中，大家可以看出，對中斷進行初始化的函數(shù)有如下幾個：

1 set_intr_gate()2 set_system_intr_gate()3 set_system_trap_gate()4 set_task_gate()

這幾個函數(shù)也在arch/x86/kernel/traps.c中定義。分別是對中斷門，系統(tǒng)中斷門，系統(tǒng)陷阱門，任務(wù)門描述符的初始化。進一步深入可發(fā)現(xiàn)，這幾個函數(shù)都調(diào)用了如下的函數(shù)：

 1 static inline void _set_gate(int gate, unsigned type, void *addr, 2                  unsigned dpl, unsigned ist, unsigned seg) 3 { 4     gate_desc s; 5  6     pack_gate(&s, type, (unsigned long)addr, dpl, ist, seg); 7     /* 8      * does not need to be atomic because it is only done once at 9      * setup time10      */11     write_idt_entry(idt_table, gate, &s);12     write_trace_idt_entry(gate, &s);13 }

該函數(shù)定義在arch/x86/include/asm/desc.h文件中。在該函數(shù)中定義了一個gate_desc類型變量s，并將s的指針傳遞給pack_gate函數(shù)，把要初始化的描述符各個字段的值臨時存放在s中。下邊分析下pack_gate函數(shù)，在分析該函數(shù)之前，我們先看下gate_desc結(jié)構(gòu)體。

 1 struct desc_struct { 2     union { 3         struct { 4             unsigned int a; 5             unsigned int b; 6         }; 7         struct { 8             u16 limit0; 9             u16 base0;10             unsigned base1: 8, type: 4, s: 1, dpl: 2, p: 1;11             unsigned limit: 4, avl: 1, l: 1, d: 1, g: 1, base2: 8;12         };13     };14 } __attribute__((packed));typedef struct desc_struct gate_desc

該結(jié)構(gòu)體定義位于arch/x86/include/asm/desc_defs.h中。該結(jié)構(gòu)體中包含了一個共用體，共用體中又包含了兩個結(jié)構(gòu)體。我們知道，共用體在分配內(nèi)存單元時，并不為每個成員都分配，而是為最大的成員來分配。可以看出該共用體的兩個結(jié)構(gòu)體成員大小相等，都是8B，因此整個gate_desc結(jié)構(gòu)體大小就為8B。我們可以使用共用體中的任意一個結(jié)構(gòu)體成員來為這個gate_desc賦值，也就是說我們既可以將gate_desc看成是struct { unsigned int a; unsigned int b; };也可以看成是struct {u16 limit0;u16 base0; .... };下面在分析pack_gate函數(shù)過程中將看到賦值過程，我們將gate_desc看作是struct { unsigned int a; unsigned int b; };。

1 static inline void pack_gate(gate_desc *gate, unsigned char type,2                  unsigned long base, unsigned dpl, unsigned flags,3                  unsigned short seg)4 {5     gate->a = (seg << 16) | (base & 0xffff);6     gate->b = (base & 0xffff0000) | (((0x80 | type | (dpl << 5)) & 0xff) << 8);7 }

該函數(shù)也定義在arch/x86/include/asm/desc.h文件中。在該函數(shù)中為gate所指向的gate_desc描述符進行初始化。gate->a是描述符的0-31位，gate->b是描述符的32-63位。描述符的如下所示：

接著，我們分析_set_gate()中的11行，write_idt_entry()調(diào)用。

1 static inline void native_write_idt_entry(gate_desc *idt, int entry, const gate_desc *gate)2 {3     memcpy(&idt[entry], gate, sizeof(*gate));4 }#define write_idt_entry() native_write_idt_entry()  //粗略的寫了下，大家能明白就行 

該函數(shù)定義在arch/x86/include/asm/desc.h中。在該函數(shù)中，使用memcpy()函數(shù)將gate中的字段復(fù)制到&idt[entry]所指向的各個字段中。很顯然，idt[]數(shù)組就是內(nèi)核中定義的中斷描述符表，我們在文章開頭給大家看過該定義。gate就是我們在_set_gate()中定義的臨時變量s，在這里我們將s中的字段值賦給idt[]數(shù)組的對應(yīng)元素，至此一個描述符的初始化工作就全部完成了，s變量的用途也就結(jié)束了，另外，entry變量中存放的是要初始化的中斷向量號，用該號來定位idt數(shù)組的元素。

最后，再補充說明一點東西，回頭看下第4點中的trap_init()函數(shù)，在該函數(shù)中對中斷描述符表進行初始化，使用了很多初始化函數(shù)比如set_intr_gate()或set_system_intr_gate()等等，我們拿第一個初始化函數(shù)set_intr_gate(X86_TRAP_DE, divide_error)來做說明。X86_TRAP_DE是枚舉類型參數(shù)，代表的是中斷向量號，定義在arch/x86/include/asm/traps.h文件中。這種枚舉類型其實有很多。

 1 /* Interrupts/Exceptions */ 2 enum { 3     X86_TRAP_DE = 0,    /*  0, Divide-by-zero */ 4     X86_TRAP_DB,        /*  1, Debug */ 5     X86_TRAP_NMI,        /*  2, Non-maskable Interrupt */ 6     X86_TRAP_BP,        /*  3, Breakpoint */ 7     X86_TRAP_OF,        /*  4, Overflow */ 8     X86_TRAP_BR,        /*  5, Bound Range Exceeded */ 9     X86_TRAP_UD,        /*  6, Invalid Opcode */10     X86_TRAP_NM,        /*  7, Device Not Available */11     X86_TRAP_DF,        /*  8, Double Fault */12     X86_TRAP_OLD_MF,    /*  9, Coprocessor Segment Overrun */13     X86_TRAP_TS,        /* 10, Invalid TSS */14     X86_TRAP_NP,        /* 11, Segment Not Present */15     X86_TRAP_SS,        /* 12, Stack Segment Fault */16     X86_TRAP_GP,        /* 13, General Protection Fault */17     X86_TRAP_PF,        /* 14, Page Fault */18     X86_TRAP_SPURIOUS,    /* 15, Spurious Interrupt */19     X86_TRAP_MF,        /* 16, x87 Floating-Point Exception */20     X86_TRAP_AC,        /* 17, Alignment Check */21     X86_TRAP_MC,        /* 18, Machine Check */22     X86_TRAP_XF,        /* 19, SIMD Floating-Point Exception */23     X86_TRAP_IRET = 32,    /* 32, IRET Exception */24 };

第二個參數(shù)，是匯編函數(shù)的函數(shù)名（在這里作為函數(shù)指針來使用），該函數(shù)為內(nèi)核原先就定義好的中斷或異常處理程序。這種類型的函數(shù)有很多，都定義在arch/x86/kernel/entry_32.S文件中，下邊我們列舉幾個給大家看看，有興趣自己去查。

 1 ENTRY(segment_not_present) 2     RING0_EC_FRAME 3     ASM_CLAC 4     pushl_cfi $do_segment_not_present 5     jmp error_code 6     CFI_ENDPROC 7 END(segment_not_present) 8  9 ENTRY(stack_segment)10     RING0_EC_FRAME11     ASM_CLAC12     pushl_cfi $do_stack_segment13     jmp error_code14     CFI_ENDPROC15 END(stack_segment)16 17 ENTRY(alignment_check)18     RING0_EC_FRAME19     ASM_CLAC20     pushl_cfi $do_alignment_check21     jmp error_code22     CFI_ENDPROC23 END(alignment_check)24 25 ENTRY(divide_error)26     RING0_INT_FRAME27     ASM_CLAC28     pushl_cfi $0            # no error code29     pushl_cfi $do_divide_error30     jmp error_code31     CFI_ENDPROC32 END(divide_error)

這些匯編代碼只是異常處理程序的開頭一部分，可以看到每一個匯編段中，都有一條pushl_cfi $do_***的指令，該$do_***才是真正的異常處理程序（函數(shù)名，也是函數(shù)指針），現(xiàn)將該函數(shù)名壓入棧中，然后通過jmp error_code指令跳轉(zhuǎn)到$do_***函數(shù)中。error_code其實也是一段匯編代碼，如下所示：

 1 error_code: 2     /* the function address is in %gs's slot on the stack */ 3     pushl_cfi %fs 4     /*CFI_REL_OFFSET fs, 0*/ 5     pushl_cfi %es 6     /*CFI_REL_OFFSET es, 0*/ 7     pushl_cfi %ds 8     /*CFI_REL_OFFSET ds, 0*/ 9     pushl_cfi %eax10     CFI_REL_OFFSET eax, 011     pushl_cfi %ebp12     CFI_REL_OFFSET ebp, 013     pushl_cfi %edi14     CFI_REL_OFFSET edi, 015     pushl_cfi %esi16     CFI_REL_OFFSET esi, 017     pushl_cfi %edx18     CFI_REL_OFFSET edx, 019     pushl_cfi %ecx20     CFI_REL_OFFSET ecx, 021     pushl_cfi %ebx22     CFI_REL_OFFSET ebx, 023     cld24     movl $(__KERNEL_PERCPU), %ecx25     movl %ecx, %fs26     UNWIND_ESPFIX_STACK27     GS_TO_REG %ecx28     movl PT_GS(%esp), %edi        # get the function address29     movl PT_ORIG_EAX(%esp), %edx    # get the error code30     movl $-1, PT_ORIG_EAX(%esp)    # no syscall to restart31     REG_TO_PTGS %ecx32     SET_KERNEL_GS %ecx33     movl $(__USER_DS), %ecx34     movl %ecx, %ds35     movl %ecx, %es36     TRACE_IRQS_OFF37     movl %esp,%eax            # pt_regs pointer38     call *%edi39     jmp ret_from_exception40     CFI_ENDPROC41 END(page_fault)

該片段來自arch/x86/kernel/entry_32.S文件中。代碼的開始部分3-22行，對寄存器進行壓棧操作，因為這些寄存器將要在隨后的異常處理程序中用到，所以事先要保存。最后可以看到在38行，執(zhí)行了call %edi命令，調(diào)用了最終的異常處理程序，在28行可以看到將異常處理程序地址存入了edi寄存器中。第39行通過跳入ret_from_exception中，返回被中斷的進程。

至此，中斷描述符的初始化工作就告一段落。文中有問題的地方希望大家指正。QQ：1193533825