Čtvrtý domácí úkol - analýza kódu

The English version of the homework assignment is available in the English subject pages structure (there).

Zadání je předané ve formě elektronického archivu na adrese http://cmp.felk.cvut.cz/~pisa/apo/du4/.

Každý student si vybere zadání podle svého osobního čísla. Číslo zjistíte v systému Komponenty Studium. Dále je vyražené na vaší legitimaci ČVUT nebo kartě ISIC. V některých případech se zobrazuje v uživatelské databázi FEL na adrese https://udb.fel.cvut.cz/.

V letošním roce se bude úloha odevzdávat přes systém BRUTE v elektronické podobě. Formátem pro odevzdání je archiv, který bude obsahovat shodné soubory, jako jsou předané v zadání úkolu.

Příklad zadání a řešení o něco složitější úlohy, než jsou úlohy v generovaných zadáních.

homework-4-example.zip

Nejedná se přímo o řešení určené do odevzdávacího systému, jedná se ve skutečnosti o zdrojový kód použitý v generátoru zadání, který se stará o inline vložení systémových volání. Ve vlastním kódu stačí používat běžná volání funkcí read, write atd. definovaných v standardní knihovně jazyka C.

Syntaxe i386 assembleru ve variantě AT&T a GNU assembleru/disassembleru

http://en.wikibooks.org/wiki/X86_Assembly/GAS_Syntax

Popis několika málo v úlohách použitých systémových volání pro architekturu x86 32-bit verzi naleznete v materiálech k přednášce

Předávání parametrů funkcím a virtuálním instrukcím operačního systému

Mapování systémových volání pro architekturu MIPS naleznete na

http://lxr.linux.no/#linux+v3.8.8/arch/mips/include/uapi/asm/unistd.h

nebo přímo repozitory zdrojových kódů jádra Linux, kde je pro použité ABI MIPS O32 definovaná báze __NR_Linux v souboru

arch/mips/include/uapi/asm/unistd.h

a čísla jednotlivých služeb v souboru

arch/mips/kernel/syscalls/syscall_o32.tb

Kompletní přehled kódů systémových volání pro všechny Linuxovým jádrem podporované architektury

https://fedora.juszkiewicz.com.pl/syscalls.html

Systémová volání používají pro předání návratové hodnoty (pokud se jedná jen o jednu hodnotu do 64-bitů) na většině architektur stejné registry jako jsou použité pro uložení návratové hodnoty funkcí při běžném volání. Kromě běžné návratové hodnoty je ale ještě potřeba informovat volajícího o důvodu selhání systémového volání. Linuxové jádro i pro tuto informaci využívá návratové hodnoty, která je v takovémto případě “malé záporné číslo”. Znamená to tedy, že systémová volání nemohou běžně vracet hodnoty blížící se maximu při uvažování typu bez znaménka. Knihovna C pak při zjištění hodnoty v tomto vyhrazeném rozsahu nastaví proměnnou errno a volajícímu programu vrátí informaci o selhání volání mechanismem, který je pro danou funkci určený standardem POSIX. Seznam chybových kódů je možné zjistit z dokumentace GLIBC nebo zdrojových kódů jádra

https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/include/uapi/asm-generic/errno-base.h

https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/include/uapi/asm-generic/errno.h

Přitom v případě návratové hodnoty systémového volání je chyba vrácená jako záporné číslo (to je například v případě požadavku s neexistujícím číslem služby -ENOSYS).

Kompletní popis volací konvence pro architekturu MIPS ve variantě pro operační systém GNU/Linux včetně výpočtu adresy oblasti globálních dat lze nalézt v dokumentu MIPSpro N32 ABI Handbook https://www.linux-mips.org/pub/linux/mips/doc/ABI/MIPS-N32-ABI-Handbook.pdf

Systémová volání také můžete otestovat v simulátoru QtMips, který volání použitá v příkladech také podporuje. Základní popis a odkazy na dokumentaci naleznete v souboru s doumentací k simulátoru. Příklad homework-4-example.zip se zjednodušenou inicializací crt0local.S (vynechávají se inicializační rutiny C knihovny z crt0.S) a náhradou funkce printf() naleznete v souboru

linux-hw4-mini.zip

Pro spuštění je potřeba v emulátoru povolit podporu systémových volání, je možné zvolit, jestli se na nich bude emulátor zastavovat a dále je možné zvolit adresář, ve kterém budou emulovaným programem otvírané a zakládané soubory (pokud je pole ponechané prázdné, je veškerý vstup mapovaný na terminál)

Program předpokládá na vstupu dekadické číslo s počtem znaků k zapsání do výstupního souboru “data”.

Nepracujte pouze metodou pokus omyl, zabírá to příliš času. Přečtěte si například manuálové stránky k systémovým voláním

man 2 open
man 2 write

a po odhalení funkce (např čti číslice ze standardního vstup a před tiskem každou zvyš o jedničku) námi maximálně zjednodušeného programu bez potřeby knihoven atd., přepište program do jazyka C se zachováním rozdělení na dvě funkce.

Systém kontroluje ve druhé části pouze pořadí a parametry systémových volání. Nemusí a ani nemůže být ve vašem programu dosaženo shody kódu 1:1 na úrovni instrukcí. Výpis je vygenerovaný 32-bit MIPS a x86 architekturu. Testuje se ale 64-bitově zkompilovaný program. Operační systém a kompilátor právě přidává tu výhodu, že zdrojový kód je mezi architekturami a i různě výkonnými systémy přenositelný. Při troše umu i bez závislosti na pořadí ukládání slov (big/little endian), šířky registrů, délky ukazatelů atd. Posílat do systému program, který nezkompilujete ani lokálně ani na našem serveru pro vzdálený přístup (postel.felk.cvut.cz) nemá smysl.

• The Definitive Guide to Linux System Calls