linux系统调用

WHY

• 系统调用时内核向用户进程服务的唯一方式；
• 通过系统调用，用户程序从用户态切换到核心态，从而访问内核资源
• 好处：
  • 安全，避免访问内核资源
  • 抽象：使得编程更加方便
  • 统一：接口统一，便于移植

x86的运行模式、地址空间与上下文

• linux使用了两个运行模式
  • 特权级0：内核模式
  • 特权级3：用户模式
• 地址空间
  • 用户空间
  • 内核空间：3G~4G
• 上下文
  • 用户级上下文：代码、数据、用户栈、共享存储区
  • 系统级上下文：PCB（task_struct）、MMU、内核栈
  • 存储器上下文：各种存储器、栈指针

系统调用、API库和C库

• API是一组函数定义，遵循POSIX标准，说明了如何获取一个特定服务；
• 系统调用则是通过软中断向内核发出请求，每个系统调用对应于一个内核函数，系统调用被使用时，会切换到内核态去找内核函数执行；
• C库函数中包含了部分系统调用，实现了linux主要的API；
• 操作系统命令则比API更高一层，包含了一个或多个API

系统调用处理过程

• 应用程序调用C库函数
• 通过软中断int 0x80进入内核，中断程序将参数，一般是系统调用号放在寄存器eax上传到内核
• 调用system_call函数，保存系统调用号和所有需要的寄存器到栈中；保存PCB的地址；检查系统调用号；有效则根据系统调用号表去调用内核函数（特定的服务程序）
• 转入ret_from_sys_call例程，返回