內(nèi)核提供了用戶進程與內(nèi)核進行交互的一組接口
5.1與內(nèi)核通信
系統(tǒng)調(diào)用在用戶空間進程和硬件設(shè)備之間添加了一個中間層，該層有三個作用：
1） 為用戶空間提供了一種硬件的抽象接口
2） 系統(tǒng)調(diào)用保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全
3） 每個進程都運行在虛擬系統(tǒng)中，而在用戶空間和系統(tǒng)的其余部分提供這樣一層公共接口。
在Linux中系統(tǒng)調(diào)用是用戶空間訪問內(nèi)核的唯一手段。除了異常和陷入外，系統(tǒng)調(diào)用是內(nèi)核的唯一合法入口。
5.2API，POSIX，和C庫
應(yīng)用程序通過在用戶空間實現(xiàn)的應(yīng)用編程接口（API）而不是直接通過系統(tǒng)調(diào)用來編程。
5.3系統(tǒng)調(diào)用
使用getpid（）系統(tǒng)調(diào)用課返回當前的 PID。在內(nèi)核中被定義為sys_getpid()。
5.3.1系統(tǒng)調(diào)用號
作用：指明到底是要執(zhí)行哪個系統(tǒng)調(diào)用，進程不會提及系統(tǒng)調(diào)用的名稱。
系統(tǒng)調(diào)用號一旦分配就不能再有任何變更。
5.3.2系統(tǒng)調(diào)用的性能
Linux系統(tǒng)調(diào)用比其他許多操作系統(tǒng)執(zhí)行更快。 1，進出內(nèi)核都被優(yōu)化得簡潔高效。2，系統(tǒng)調(diào)用處理程序和每個系統(tǒng)調(diào)用本身都很簡潔。
5.4系統(tǒng)調(diào)用處理程序
用戶空間的程序無法直接執(zhí)行內(nèi)核代碼。
系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到內(nèi)核態(tài)是通過軟中斷實現(xiàn)的：通過引發(fā)一個異常來促使操作系統(tǒng)切換到內(nèi)核態(tài)去執(zhí)行異常處理程序（系統(tǒng)調(diào)用處理程序）。
在X86系統(tǒng)上預(yù)定義的軟中斷是中斷號128.通過int $0x80指令來觸發(fā)該中斷。該處理程序名字叫做system_call()。
5.4.1指定恰當?shù)南到y(tǒng)調(diào)用
所有的系統(tǒng)調(diào)用陷入內(nèi)核的方式都一樣，所以還需把系統(tǒng)調(diào)用號和陷入內(nèi)核的空間一并傳入內(nèi)核。
在X86系統(tǒng)調(diào)用號是通過eax寄存器傳遞給內(nèi)核的。
System_call()函數(shù)通過將給定的系統(tǒng)調(diào)用與NR_syscalls做比較來檢查其有效性。如果它大于NR_syscalls時，該函數(shù)返回-ENOSYS.否則執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用
Call sys_call_table(,%eax,8)
5.4.2參數(shù)傳遞
發(fā)生陷入時應(yīng)該把外部的參數(shù)輸入從用戶空間傳給內(nèi)核。 把參數(shù)放在寄存器里。在X86-32系統(tǒng)上，按照ebx,ecx,edx,esi,edi存放前五個參數(shù)。需要六個及以上情況不多見。
給用戶空間的返回值也通過寄存器傳遞。在X86中存放在eax中。
5.5系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)
5.5.1實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用
步驟一：決定它的用途。新系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)，返回值，錯誤碼。系統(tǒng)調(diào)用的接口應(yīng)該力求簡潔參數(shù)盡可能的少。設(shè)計接口時要盡量為將來多做考慮
記住Unix的格言：“提供機制而不是策略”。
5.5.2參數(shù)驗證
在接受；一個用戶空間的指針時，內(nèi)核必須保證：
指針指向的內(nèi)存區(qū)域在進程的地址空間里。進程決不能哄騙內(nèi)核去讀內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)。
指針指向的內(nèi)存區(qū)域在進程的地址空間里。進程決不能哄騙內(nèi)核去讀其他進程的數(shù)據(jù)。
如果是讀。該內(nèi)存應(yīng)被標記為可讀。如果是寫，內(nèi)存應(yīng)該被標記為可寫。如果是可執(zhí)行該內(nèi)存應(yīng)該被標記為可執(zhí)行。進程決不能繞過內(nèi)存訪問限制。
為了向用空間寫入數(shù)據(jù)內(nèi)核提供了copy_to_user()。三參數(shù)：進程空間中的目的內(nèi)存地址。內(nèi)核空間內(nèi)的源地址。需要拷貝的數(shù)據(jù)長度（字節(jié)數(shù)）。
為了向用空間讀取數(shù)據(jù)內(nèi)核提供了copy_from_user()。三參數(shù)：進程空間中的目的內(nèi)存地址。內(nèi)核空間內(nèi)的源地址。需要拷貝的數(shù)據(jù)長度（字節(jié)數(shù)）。
5.6系統(tǒng)調(diào)用上下文。
內(nèi)核在執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時候處于進程上下文。在進程上下文中，內(nèi)核可以休眠并且被搶占。當系統(tǒng)調(diào)用返回的時候。控制權(quán)仍在system_call()中，它最終會負責切換到用戶空間。
5.6.1綁定一個系統(tǒng)調(diào)用的最后步驟
當編寫完一個系統(tǒng)調(diào)用后。把它注冊成一個正式的系統(tǒng)調(diào)用
1），在系統(tǒng)調(diào)用表的最后一個表中加入一個表項。從0開始，系統(tǒng)調(diào)用在該表中的的地位就是它的系統(tǒng)調(diào)用號。
2），對于所有支持的給種體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)調(diào)用號都必須定義在<asm/unistd.h>
3），系統(tǒng)調(diào)用必須被編譯進內(nèi)核影像。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/20135237zero/p/5314790.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第五章系统调用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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