作业四：系统调用的工作机制

系统调用的工作机制

 

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

系统调用列表参见http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/arch/x86/syscalls/syscall_32.tbl

　　

一、前情提要

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
API	应用编程接口，是一个函数定义。

系统调用通过软中断向内核发出明确的请求。（eg:sysenter）

　　

操作系统提供API和系统调用的关系
Libc库定义的一些API引用封装例程（wrapper routine）.
一般每个系统调用对应一个封装例程。
库再用这些封装例程定义给用户的API.
    
不是每个API对应一个特定系统调用

返回值：1.大部分封装例程返回一个整数，值含义依赖于相应的系统调用；
2.-1，多数情况——内核不满足进程请求。
3.Libc定义errno变量包含特定出错码

　　

　　

二、两种方式调用系统调用的工作过程

 

用户态进程——(调用)——>系统调用
CPU——（切换）———内态核执行一个内核函数
linux中，通过执行int $0x80执行系统调用的，此汇编指令产生向量为128的编程异常。
中断向量0x80与system_call绑定起来
系统调用号将xyz和sys_xyz关联起来了。
系统调用三层皮 API XYZ,中断向量system_call，中断服务程序sys_xyz

　　

system_call:Linux所有系统调用的入口点。

　　

传参： 
1.内核实现不同系统调用
2.进程必须指明哪个系统调用，这需要传递一个名为系统调用号的参数。使用EAX寄存器传递 3.ebx,ecx,edx,esi,edi按照顺序存放前五个参数。
4.需要六个或六个以上参数时，应用一个单独的寄存器存放指向所有参数在用户空间地址的指针。 
5.返回值用eax

　　

寄存器传递参数限制
 1.参数长度小于或等于寄存器长度（32位）；
 2.除系统调用号（EAX），参数个数不超6个（ EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,EBP）

进入内核态后，可访问所有地址空间，通过用户块内存传递数据 下面使用的是getpid的系统调用，查表得  则系统调用号是20

　　

1.库函数调用系统调用的工作过程

getpid（）函数功能：取得进程识别码，返回值是进程的ID
这里直接使用getpid库函数进行系统调用。
传入的参数为NULL，通过EAX传入，再通过EAX将返回值传回。

　　

2.汇编代码调用系统调用的工作过程

系统调用传递第一个参数ebx,这里是null
8行，将ebx清零；
9行，将20放入EAX
11行，返回值用EAX存储
总之，int 80触发中断，找到中断向量表，从表中寻找中断向量（或中断门），通过中断向量，找到系统调用表,
找到system_call JMP EAX*4+system_table

　　

3.两种方式的编译运行结果分别是2999和3065.

（-14是实验出现了错误，使用了错误的系统调用号） 

4.总结部分

需要阐明自己对“系统调用的工作机制”的理解。

应用程序应该以某种方式(库函数或汇编代码)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：
通过引发异常将系统切换内核态执行异常处理程序（系统调用处理程序）。

　　

注明“郑伟 + 参考书《内核分析与实现》 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000