2020-2021-1 20209309《Linux内核原理与分析》第五周作业

目录

• 实验过程
  • 查看系统调用号
  • 实现系统调用
    • getpid函数
    • mkdir函数
• 小结

实验过程

查看系统调用号

这里使用的是getpid函数与mkdir函数，对应的系统调用号为20与39.

实现系统调用

getpid函数

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{       
      int pid;
      pid=getpid();
      printf("the pid is %d",pid);
      return 0;  
}

使用汇编代码实现：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
      int pid;
      asm volatile(
            "mov $0x14,%%eax
	"
            "int $0x80
	"
            "mov %%eax,%0
	"
            :"=m"(pid));
      printf("the pid is %d
",pid);
      return 0;
}

汇编代码细化了调用过程，getpid函数没有参数，首先将对应的系统调用号传入到ax寄存器中，int指令使系统内陷，执行相应的系统调用，最后返回值存入ax寄存器中，将ax中的返回值取出放入变量pid，打印输出。

mkdir函数

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(){
      int ret;
      char *dir="dir";
      asm volatile(
            "movl %1,%%ebx
	"
            "movl $0x27,%%eax
	"
            "int $0x80"
            :"=a"(ret)
            :"b"(dir));
      printf("the ret is %d
",ret);
      return 0;
}

与上面的getpid函数相比，mkdir函数对应多了一个参数，其需要传入一个字符数组，这里以一个指针的形式传入到寄存器bx中，其他的操作与getpid函数无异。

小结

系统调用的三层皮：API、中断向量对应的system_call、中断服务程序sys_xyz
API：应用程序接口是一个函数定义，系统调用通过软中断向内核发出一个明确的请求。
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。
当API中包含系统调用时，通过系统调用号进入相应的系统调用，然后使用软中断进入内核态。中断发生后会保护现场，将用户的当前栈顶地址，当时的状态字和cs:eip的值进行压栈。之后进入由用户态切换到内核态，处理完中断程序后还原现场，返回用户态。
xyz()函数，是系统调用对应的API，这个应用程序编程接口里面封装了一个系统调用，这个系统调用会触发一个int 0x80的中断，0x80这个中断向量对应着system_call这个内核代码的起点，这个内核代码里面会有SAVE_ALL，然后执行到sys_xyz()中断服务程序，进入程序里面处理，在中断服务程序执行完之后会ret_from_sys_call，在return的过程中可能会发生进程调度（这是一个进程调度的时机），如果没有进程调度，就会iret，回到用户态接着执行。