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* 系統(tǒng)調用
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(1)什么是系統(tǒng)調用
系統(tǒng)調用是內核和應用程序間的接口，應用程序要訪問硬件設備和其他操作系統(tǒng)資源，必須通過系統(tǒng)調用來完成。
在linux中，系統(tǒng)調用是用戶空間訪問內核的唯一手段，除異常和中斷外，他們是內核唯一的合法入口。系統(tǒng)調用的數量很少，在i386上只有大概300個左右。
(2)c庫和系統(tǒng)調用的關系
應用程序員通過C庫中的應用程序接口(API)而不是直接通過系統(tǒng)調用來編程。C庫中的函數可以不調用系統(tǒng)調用，也可以只是簡單封裝一個系統(tǒng)調用，還可以通過調用多個系統(tǒng)調用來實現一個功能。
應用程序-->C庫-->內核的系統(tǒng)調用
從程序員的角度來看，系統(tǒng)調用無關緊要，他們只需要跟API打交道就可以了；
從內核的角度來看，內核只跟系統(tǒng)調用打交道，庫函數及應用程序怎么使用系統(tǒng)調用不是內核所關心的。
unix的系統(tǒng)調用抽象出了用于完成某種特定目的的函數，而怎么使用這些函數則是用戶的事情，內核并不關心。
(3)在內核中實現的系統(tǒng)調用函數
在用戶空間中使用系統(tǒng)調用例子
#include <unistd.h>
getpid();
經過glibc庫的封裝，最終會調用內核中kernel/timer.c中的函數sys_getpid。見該函數。內核中所有的系統(tǒng)調用函數都用sys_開頭。
- asmlinkage 通知編譯器，使用局部堆棧來傳遞參數
- FASTCALL宏 通知編譯器，使用寄存器來傳遞參數
(4)系統(tǒng)調用號
因為系統(tǒng)調用要從用戶空間進入內核空間，所以不可能通過簡單的函數調用完成，必須通過一些處理器支持的特殊機制(所謂的軟中斷)。
在x86上，這一特殊機制就是匯編指令int $0x80， 而在arm上，就是匯編指令SWI。
這條指令被封裝到C庫中的函數里，當程序執(zhí)行到這一條指令后，cpu會進入一個特殊的異常模式(或軟中斷模式)，并將程序指針跳轉到特點的位置(如arm為中斷向量表的0x8處)。
內核中實現了很多的系統(tǒng)調用，這些系統(tǒng)調用的地址被按順序放在一個系統(tǒng)調用表中，這個表是一個名為sys_call_table的數組，共有NR_syscalls個表項。通過這個表，就可以調用到內核定義的所以sys_函數
調用匯編指令int $0x80 或SWI 時，要同時傳遞一個系統(tǒng)調用號，這個系統(tǒng)調用號將作為索引，從sys_call_table中選擇對應的系統(tǒng)調用。
int80將系統(tǒng)調用號保存在eax寄存器中，而SWI將其直接集成在指令中(如SWI 0x124)。
(5)系統(tǒng)調用的實現機制
內核中處理系統(tǒng)調用的函數定義在arch/i386/kernel/entry.s中的system_call，而arm系統(tǒng)在arch/arm/kernel/entry-common.s中的vector_swi。x86系統(tǒng)的系統(tǒng)調用表定義在arch/i386/kernel/syscall_table.s(或直接定義在entry.s)中，而arm定義在arch/arm/kernel/calls.s中系統(tǒng)調用號定義在include/asm/unistd.h中
(6)要實現系統(tǒng)調用需注意哪些方面
給linux添加一個系統(tǒng)調用不難，但怎么設計和實現一個系統(tǒng)調用是難題所在。linux不提倡采用多用途的系統(tǒng)調用(根據不同的參數提供不同的功能)。
系統(tǒng)調用必須仔細檢查傳入參數的有效性，尤其是用戶提供的指針，必須確保：
- *指針指向的內存區(qū)域屬于用戶空間，進程不能哄騙內核去讀內核空間的數據
- *指針指向的內存區(qū)域屬于進程的地址空間，不能哄騙內核去讀其他進程的數據
- *進程不能繞過內存訪問權限。
內核在執(zhí)行系統(tǒng)調用的時候處于進程上下文，可以休眠，也可以被搶占，所以必須保證系統(tǒng)調用是可重入的。
(7)一個系統(tǒng)調用的例子(包括內核的修改和用戶空間程序的實現)
實現一個系統(tǒng)調用sys_foo
a.添加系統(tǒng)調用號
修改include/asm/unistd.h，加入：#define __NR_foo 289 并修改：#define NR_syscalls 290
b.在系統(tǒng)調用表中添加
修改arch/i386/kernel/entry.s或syscall_table.s，加入：
.long sys_foo
c.系統(tǒng)調用必須編譯到核心的內核映像中，可以將系統(tǒng)調用的定義放置到和其功能聯(lián)系最緊密的代碼中，如kernel/sys.c，加入:
#include <asm/thread_info.h>
/*
* return the size of kernel stack
*/
asmlinkage long sys_foo(void)
{
return THREAD_SIZE;
}
d.在用戶空間進行調用
通常，系統(tǒng)調用靠c庫支持，glibc不可能支持我們自己的系統(tǒng)調用，此時，需要借助linux本身提供的一組宏來對系統(tǒng)調用直接進行訪問。
man 2 syscall
總結
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