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。