linux系统调用理解之摘录（1）
寫在前面：出于對系統(tǒng)調(diào)用這一塊知識的疑惑，先從網(wǎng)上摘錄處一些經(jīng)典的講解。
操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)資源管理，當(dāng)應(yīng)用層需要使用系統(tǒng)資源時(shí)，就會向內(nèi)核發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用。如：讀取文件時(shí)發(fā)起syscall_read系統(tǒng)調(diào)用；建立socket時(shí)，發(fā)起syscall_socket系統(tǒng)調(diào)用等等；
（1）能夠觸發(fā)內(nèi)核響應(yīng)的三種操作：
內(nèi)核在完成引導(dǎo)后，就一直處于等待各種請求的狀態(tài)，以便做出響應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)對硬件資源的管理。
1.系統(tǒng)調(diào)用：基于軟件中斷機(jī)制（簡稱為“軟中斷”）實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用層對內(nèi)核層發(fā)起的請求；
2.異常：如缺頁異常，使虛擬地址分配到物理空間；
3.中斷：一般為硬件狀態(tài)改變引起內(nèi)核響應(yīng)，如usb設(shè)備插入等；
本文主要介紹系統(tǒng)調(diào)用，它是由軟中斷實(shí)現(xiàn)的。
1.首先，用戶程序?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)用設(shè)置參數(shù)。其中一個(gè)參數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用編號；
2.參數(shù)設(shè)置完成后，程序執(zhí)行“系統(tǒng)調(diào)用”指令（這是一個(gè)特殊的機(jī)器指令）；在x86平臺上的軟中斷是由int指令產(chǎn)生的。（不明白？）；
3.系統(tǒng)調(diào)用指令會產(chǎn)生一個(gè)異常：產(chǎn)生一個(gè)事件，這個(gè)事件首先會導(dǎo)致處理器進(jìn)行狀態(tài)切換：用戶態(tài)——>系統(tǒng)態(tài)（或稱為內(nèi)核態(tài)），然后跳轉(zhuǎn)到一個(gè)新的地址執(zhí)行異常處理程序，這個(gè)程序就是“系統(tǒng)調(diào)用處理程序”。
（2）內(nèi)核空間中的實(shí)現(xiàn)
在linux中，每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都有一個(gè)對應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用號。
當(dāng)用戶程序的進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用號就是用來指明到底要執(zhí)行哪一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。
（2.2）所有系統(tǒng)調(diào)用陷入內(nèi)核的方式都是一樣的，所以僅僅是陷入內(nèi)核空間是不夠的。
因此必須將系統(tǒng)調(diào)用號一并傳給內(nèi)核。
在x86上，系統(tǒng)調(diào)用號是通過eax寄存器傳遞給內(nèi)核的。在陷入內(nèi)核之前，用戶空間就將系統(tǒng)調(diào)用號一并傳給eax中了。這樣系統(tǒng)調(diào)用處理程序一旦運(yùn)行，就可以從eax中得到數(shù)據(jù)。arm中也是類似操作。
（2.3）
除了系統(tǒng)調(diào)用號，一般系統(tǒng)調(diào)用還需要傳遞一些輸入?yún)?shù)。系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，也需要把這些參數(shù)傳遞給內(nèi)核。
最簡單的方式：如傳遞系統(tǒng)調(diào)用號一樣，將這些參數(shù)先存在寄存器中；x86上，ebx,ecx,edx,esi,edi按順序存放前五個(gè)外部輸入?yún)?shù)。
如果需要傳遞的參數(shù)多于六個(gè)時(shí)，可以使用一個(gè)單獨(dú)的寄存器來指向存放所有這些參數(shù)在用戶空間地址的指針。
（2.4）
內(nèi)核記錄了系統(tǒng)調(diào)用表中的所有已注冊的系統(tǒng)調(diào)用，保存在sys_call_table中。
它與體系結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般在entry.s中定義。
它是一張由指向?qū)崿F(xiàn)各種系統(tǒng)調(diào)用的內(nèi)核函數(shù)的函數(shù)指針組成的表。
用戶空間的實(shí)現(xiàn)：
linux下三種關(guān)系發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用的方法：
1.通過glibc提供的庫函數(shù)
glibc是Linux下使用的開源的標(biāo)準(zhǔn)C庫，它是GNU發(fā)布的libc庫。glibc為程序員提供豐富的API，出了例如字符串處理，數(shù)學(xué)運(yùn)算等用戶服務(wù)外，最重要的是封裝了操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)服務(wù)，即系統(tǒng)調(diào)用的封裝。
好處：封裝好的系統(tǒng)調(diào)用以API形成存在，容易理解，用戶不需要知道更多的內(nèi)部細(xì)節(jié)，比如chmod系統(tǒng)調(diào)用，我們只需要知道它的作用，不需要知道它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。
同時(shí)，使用API形式的系統(tǒng)調(diào)用，具有更好的可移植性，glibc方便移植；即使采用的不是glibc的c函數(shù)庫，也只需要進(jìn)行少量的修改；
2.使用syscall直接調(diào)用
glibc中沒有進(jìn)行封裝的系統(tǒng)調(diào)用，比如用戶私自增加的一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，這時(shí)候就需要利用glibc提供過的syscall函數(shù)直接調(diào)用（值得深入研究）
3.通過int指令陷入
實(shí)際上，用戶程序通過軟中斷指令 int 0x80 來陷入內(nèi)核態(tài)（在Intel Pentium II中又引入了sysenter指令），參數(shù)的傳遞是通過寄存器，eax 傳遞的是系統(tǒng)調(diào)用號，ebx、ecx、edx、esi和edi 來依次傳遞最多五個(gè)參數(shù)；
當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用返回時(shí)，返回值會存在eax中。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的linux系统调用理解之摘录（1）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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