2020-2021-1 20209307《Linux内核原理与分析》第五周作业

一、理论知识

系统调用：操作系统为用户态进程与硬件设备进行交互提供的一组接口。

系统调用的三层皮：API（应用程序接口），中断向量system_call，中断服务程序sys_xyz

宏观上Linux操作系统的体系架构分为：用户态和内核态

当一个进程在执行用户自己的代码时处于用户运行态（用户态），此时特权级最低，为3级，是普通的用户进程运行的特权级，大部分用户直接面对的程序都是运行在用户态。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据；当一个进程因为系统调用陷入内核代码中执行时处于内核运行态（内核态），此时特权级最高，为0级。执行的内核代码会使用当前进程的内核栈，每个进程都有自己的内核栈。

用户态切换到内核态的3种方式：系统调用、异常、外围设备的中断

二、实验四：使用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用

第一步：选择使用的系统调用：我选择的是20号 getpid

第二步：用C语言编程

第三步：用gcc编译运行

第四步：将C的代码改为嵌入式汇编语句

第五步：编译并运行

三、实验总结

1、API：应用程序接口是一个函数定义，系统调用通过软中断向内核发出一个明确的请求。 
系统调用：操作系统为用户态进程与硬件设备进行交互提供了一组接口。 
当API中包含系统调用时，通过系统调用号进入相应的系统调用，然后使用软中断进入内核态。中断发生后会保护现场，将用户的当前栈顶地址，当时的状态字和cs:eip的值进行压栈。之后进入由用户态切换到内核态，处理完中断程序后还原现场，返回用户态。 
通过使用API和C代码中嵌入式汇编代码两种方式实现系统调用，理解了系统调用的工作过程。

2、系统调用的工作机制