20135320赵瀚青LINUX第五章读书笔记

第五章——系统调用

5.1 与内核通信

作用

• 1.为用户空间提供一种硬件的抽象接口
• 2.保证系统稳定和安全
• 3.除异常和陷入，是内核唯一的合法入口。

API、POSIX和C库

关于Unix接口设计：提供机制而不是策略

5.3 系统调用

5.3.1系统调用号

• 当用户空间的进程执行一个系统调用，就用系统调用号指明到底执行哪个系统调用。
• sys_ni_syscall()：错误号，负责“填补空缺”，返回-ENOSYS，专门针对无效的系统调用。
• 存在sys_call_table。

5.3.2系统调用的性能

• 设计原则：简洁、高效
• 原因：很短的上下文切换时间

5.4系统调用处理程序

• 通知内核的机制是软中断实现的：通过引发一个异常来促使系统切换到内核态去指向异常处理程序，而此时的异常处理程序就是系统调用的处理程序。
• x86系统上的软中断是由int $0x80指令触发128号软中断。

5.4.1指定恰当的系统调用

eax寄存器传递系统调用号给内核。

5.4.2参数传递

• x86系统，ebx,ecx,edx,esi,edi按顺序存放前五个参数。
• 需要6个及以上参数，应用一个单独的寄存器存放指向这些参数在用户空间地址的指针。
• 返回值存放在eax。

5.5系统调用处理程序

通知内核

• 用户程序无法直接执行内核代码，由于内核驻留在受保护的地址空间上，不能直接调用内核空间中的函数。
• 应用程序以某种方式通知系统，告诉内核自己需要执行一个系统调用，希望系统切换到内核态，内核就可以代表应用程序在内核空间执行系统调用。
• 通知内核的机制是靠软中断实现的：通过引发异常来粗来系统切换内核态执行异常处理程序（系统调用处理程序）。
• 用户空间引起异常或陷入内核

指定恰当的系统调用

eax寄存器：将系统调用号传递给内核
system_call()：与NR_syscall比较，检查有效性
call *sys_call_table(,%rax,8)：执行相应的系统调用

参数传递

x86系统，ebx,ecx,edx,esi,edi按顺序存放前五个参数。
需要6个及以上参数，应用一个单独的寄存器存放指向这些参数在用户空间地址的指针。
返回值存放在eax

5.6　系统调用上下文64

5.6.1　绑定一个系统调用的最后步骤

• 首先，在系统调用表的最后加入一个表项。每种支持该系统调用的硬件体系都必须做这样的工作
• 对于所支持的各种体系结构，系统调用号都必须定义于<asm/unistd.h>中。

5.6.2　从用户空间访问系统调用

• 通常，系统调用靠C库支持。
  
  Linux本身提供了一组宏。

5.6.3　为什么不通过系统调用的方式实现

建立一个新的系统调用的好处

• 系统调用创建容易且使用方便。
• Linux系统调用的高性能显而易见。

心得与体会

本周的学习内容是系统调用，在网易云课堂中这门课分为了两个部分，所以对这一章的理解也比较容易，系统调用基本上就分为三个部分，总的来说就是靠中断实现系统调用，三个部分为，API，中断向量，中断服务程序。这门课也进行了一半了，基本上也找到了模式，希望以后能够更加顺利地进行学习