《Linux内核设计与实现》第5章读书整理

Posted 2020-06-29 hzy_dky

                             《第五章 系统调用》笔记

5.1 与内核通信

系统调用在用户空间和硬件设备之间提供了一个中间层。

中间层的作用：

为用户空间提供一种硬件的抽象接口；保证系统稳定和安全；除异常和陷入，是内核唯一的合法入口。

 

5.2 API、POSIX和C库

API定义了应用程序使用的编程接口（可实现系统调用）。

API、POSIX、C库与系统调用之间关系：

C库实现了Unix系统的主要API。此外，C库还提供了POSIX的大部分API。

 

5.3 系统调用—syscall

5.3.1 系统调用号

当用户空间的进程执行一个系统调用，就用系统调用号指明到底执行哪个系统调用。

为了保证32位和64位系统兼容，系统调用在用户空间和内核空间有不同的返回值类型：在用户空间为int，在内核空间为long。

sys_ni_syscall()：错误号，负责“填补空缺”，返回-ENOSYS，专门针对无效的系统调用。

5.3.2 系统调用的性能

 

5.4 系统调用处理程序

用户程序无法直接执行内核代码，它们也不能直接调用内核空间中的代码。

通知内核的机制是软中断实现的：通过引发一个异常来促使系统切换到内核态去指向异常处理程序，而此时的异常处理程序就是系统调用的处理程序。

5.4.1 指定恰当的系统调用

eax寄存器传递系统调用号给内核。

5.4.2 参数传递

x86系统，ebx,ecx,edx,esi,edi按顺序存放前五个参数。返回值存放在eax。

5.5 系统调用的实现

5.5.1 实现系统调用

简洁，通用，兼容，可移植，健壮

5.5.2 参数验证

最重要的检查：用户提供的指针是否有效。

指向的内存区域属于用户空间、在进程的地址空间里、在内存的访问权限范围中。

5.6 系统调用上下文

（1）内核在执行系统调用时处于进程上下文。

（2）current指针指向当前任务，即引发系统调用的那个进程。

（3）在进程上下文中，内核可以休眠并且可以被抢占。

（4）当系统调用返回时system_call()会负责切换到用户空间并让用户继续执行下去。

5.6.1 绑定一个系统调用的最后步骤：

（1）在系统调用表中加入表项；

（2）系统调用号定义于<asm/unistd.h>中；

（3）编译进内核映像，放入kernel/下的相关文件。

5.6.2 从用户空间访问系统调用