操作系统 Lab 笔记——为什么 sys_exofork() 必须内联？

本文最后更新于 2 年前，文中所描述的信息可能已发生改变。

本文内容写于 2023 年 12 月 18 日，为 JOS Lab 的分析笔记。今正式公开。

如果 sys_exofork() 不内联，在 ret 指令前，%esp 为 0xeebfdf34，%ebp 为 0xeebfdf70（实际上是 fork() 的 %ebp，因为 sys_exofork() 没有 push %ebp 和 mov %esp, %ebp）。

新建的子环境会卡在 ret 之前，等待 iret 从系统调用返回。而父环境继续 fork()。在调用 sys_page_map() 进行 COW 映射之前，%esp 会降至 %0xeebfdf28，即父环境会覆盖子环境的返回地址（因为此时两者公用栈）。仔细来说，是在调用 sys_page_map() 之前 push %edi 传入参数时。这个参数是 dstva。

而如果 sys_exo_fork() 是内联的，就不会有以上问题。fork() 调用的叶函数不会修改 fork() 的返回地址，而 fork() 完成后，已经完成了栈的 COW 映射，父环境的其他过程不会修改子环境 fork() 的返回地址。

事实上，只考虑测试样例的话，我已经设计出了非内联版本的 sys_exofork()。原理很简单：把返回地址搬到一个不会被修改的地方。

static envid_t __attribute__((noinline))
sys_exofork(void)
{
    envid_t ret;
    asm volatile("movl (%esp), %eax\n"
                 "movl %eax, -0x80(%esp)\n");
    asm volatile("int %2" : "=a"(ret) : "a"(SYS_exofork), "i"(T_SYSCALL));
    asm volatile("push %eax\n"
                 "movl -0x7c(%esp), %eax\n"
                 "movl %eax, 0x4(%esp)\n"
                 "pop %eax\n");
    return ret;
}

或者：

asm(".type sys_exofork, @function\n"
    "sys_exofork:\n"
    "\tmovl (%esp), %eax\n"
    "\tmovl %eax, -0x80(%esp)\n"
    "\tmovl $7, %eax\n"
    "\tint $48\n"
    "\tpush %eax\n"
    "\tmovl -0x7c(%esp), %eax\n"
    "\tmovl %eax, 0x4(%esp)\n"
    "\tpop %eax\n"
    "\tret\n");