读书笔记（chapter5）

系统调用

5.1与内核通信

　　1.系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加一个中间层。作用有三个：它为用户空间提供了一种硬件的抽象接口；系统调用保证了系统的稳定和安全；系统调用是用户空间访问内核的唯一手段；

　　**除异常和陷入外，它们是内核唯一的合法入口；

5.2API、POSIX、和C库

　　1.应用程序通过在用户空间实现的应用编程接口（API）而不是直接通过系统调用来编程；内核只跟系统调用打交道；

5.3系统调用

　　1.系统调用在用户空间和内核空间有不同的返回值类型，在用户空间为int,在内核空间为long

　　2.系统调用号sys_ni_syscall()，除了返回，这个错误号就是专门针对无效的系统调用而设的

　　3.系统调用表中的所有注册过的系统调用的列表，存储在sys_call_table中，都明确的定义了这个表，在x86-64中，它定义于arch/i386/kernel/syscall 64.c

　　4.系统调用的性能：linux上下文切换时间是一个重要的原因，进出内核都被优化的简洁高效；另一个原因是系统调用处理程序和每个系统调用本身也很简洁

5.4系统调用处理程序

　　1.通知内核的机制是靠软中断实现的：通过引发一个异常来促使系统切换到内核态去执行异常处理程序（也就是系统调用处理程序），中断号是128，通过int $0x80指令触发该中断

　　2.系统调用号是通过eax寄存器传递给内核的

　　3.参数传递：把这些参数也存放在寄存器里；用单独的寄存器存放指向所有这些参数在用户空间地址的指针

5.5系统调用的实现

　　1.实现系统调用：注意可移植性和健壮性

　　2.参数验证:与文件I/O相关的系统调用必须检查文件描述符是否有效；与进程相关的函数必须检查提供的PID是否有效；还有就是检查用户提供的指针是否有效(接收指针之前必须保证：指针指向的内存区域属于用户空间；指针指向的内存区域在进程的地址空间里；进程决不能绕过内存访问控制)；

　　3.copy_to_users和copy_from_users()都有可能引起阻塞；进程就会休眠，直到缺页处理程序将该页从硬盘重新换回物理内存

5.6系统调用上下文

　　1.内核在执行系统调用的时候处于进程上下文，current指针指向当前任务（也就是引发系统调用的那个进程）；在进程上下文中，内核可以休眠

　　2.绑定一个系统调用最后步骤：首先，在系统调用表的最后加入一个表项；再者，系统调用号都必须定义于<asm/unitsd.h>；系统调用编译成内核映象

　　3.从用户空间访问系统调用