《LINUX内核设计与实现》第五章学习总结

 

一、与内核通信

系统调用：用户控件进程和硬件设备之间添加了一个中间层

系统调用的三个主要作用：

1. 为用户空间提供了一种硬件的抽象接口
2. 系统调用保证了系统的稳定和安全
3. 每个进程都运行在虚拟系统中，而在用户控件和系统的其余部分提供这样一层公共接口

注意：在Linux中，系统调用是用户控件访问内核的唯一手段；除异常和陷入外，他们是内核唯一的合法入口。

 

二、API、POSIX和C库

POSIX-Unix世界中最流行的应用编程接口是给予POSIX标准的。
Linux的系统调用作为C库的一部分提供。
C库实现了Unix系统的主要API，包括标准C库函数和系统调用接口，即POSIXdM大部分API。

Unix的接口设计——“提供机制而不是策略”

三、系统调用

（一）要访问系统调用（syscall），通常通过C库中定义的函数调用来进行系统调用。

（二）系统调用通过返回一个long型的返回值来表示成功或者错误 ，用一个负的返回值来表明错误，返回0代表成功。系统调用出现错误的时候会把错误码写入errno全局变量 ， 通过perror()库函数可以把该变量翻译成用户可以理解的错误字符串

（三）定义系统调用：asmlinkage long sys_getpid(void)  （asmlingkage是一个编译指令，通知编译器仅从栈中提取该函数的参数。所有的系统调用都需要这个限定词。 其次， 返回值long。 为了保证32位和64位系统的兼容，系统调用在用户空间返回值int，内核空间long 。最后，注意系统调用getpid()在内核中被定义成sys_getpid().

系统调用号：

每个系统调用号独一无二，一旦分配就不能再有任何变更。
执行系统调用时，通过系统调用号指明，进程不会提及系统调用的名称。
未实现系统调用——sys_ni_syscall()，返回-ENOSYS，针对无用的系统调用。

系统调用的性能：

设计原则：简洁、高效

原因：

• 上下文切换时间短
• 系统调用处理程序和每个系统调用本身都很简洁

四、系统调用处理程序

通知内核的机制是软中断：通过引发一个异常来促使系统切换到内核态中去执行异常处理程序，即系统调用处理程序system_call()。

中断号128，指令如下：int 128 或者 int 0x80 退出是iret

（一）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

（二）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。