第二版linux操作系统原理与应用chp6.ppt

第六章 系统调用 系统调用与API、系统命令、内核函数 系统调用基本概念 系统调用实现 添加新的系统调用 系统调用实例——日志收集 封装例程 系统调用，顾名思义，说的是操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口。 从逻辑上来说，系统调用可被看成是一个内核与用户空间程序交互的接口——它好比一个中间人，把用户进程的请求传达给内核，待内核把请求处理完毕后再将处理结果送回给用户空间。 系统调用－内核的出口 Linux的应用编程接口（API）遵循 POSIX标准 应用编程接口(API)其实是一组函数定义，这些函数说明了如何获得一个给定的服务；而系统调用是通过软中断向内核发出一个明确的请求 API有可能和系统调用的调用形式一致 API和系统调用关注的都是函数名、参数类型及返回代码的含义 系统调用的实现是在内核完成的，而用户态的函数是在函数库中实现的 系统调用与API 系统命令相对应用编程接口更高一层，每个系统命令都是一个可执行程序，比如ls、hostname等， 系统命令的实现调用了系统调用 通过strace ls或strace hostname 命令可以查看系统命令所调用的系统调用 系统调用与系统命令 内核函数在形式上与普通函数一样，但它是在内核实现的，需要满足一些内核编程的要求 系统调用是用户进程进入内核的接口层，它本身并非内核函数，但它是由内核函数实现的 进入内核后，不同的系统调用会找到各自对应的内核函数，这些内核函数被称为系统调用的“服务例程” 系统调用与内核函数 系统调用getpid在内核中对应的服务例程为sys_getpid() sys_getpid()在内核的具体实现： 系统调用与内核函数 系统调用与内核函数 系统调用与内核函数 系统调用与内核函数 系统调用基本概念 系统调用号： ①用来唯一的标识每个系统； ②作为系统调用表的下标，当用户空间的进程 执行一个系统调用时，该系统调用号就被用 来指明到底要执行哪个进程。 系统调用表： 作用是用来把系统调用号和相应的服务例程 关联起来。该表存放在sys_call_table数组中： 　　ENTRY(sys_call_table) 　　 .long sys_restart_syscall /* 0 - old setup() system call，used for restarting */ 　　 .long sys_exit 　　 .long sys_fork 　　 .long sys_read 　　 .long sys_write 　　 .long sys_open /* 5 */ 　　..…… 当用户态的进程调用一个系统调用时，CPU切换到内核态并开始执行一个内核函数 系统调用处理程序执行下列操作： 在内核栈保存大多数寄存器的内容 调用所谓系统调用服务例程的相应的C函数来处理系统调用 通过ret_from_sys_call( )函数从系统调用返回 系统调用处理程序及服务例程 … xyz() … system_call: … sys_xyz() … ret_from_sys_call: … iret xyz(){ … int 0x80 … ｝ sys_xyz(){ … ｝ 在应用程序 在libc标准库 系统调用 系统调用 调用中的 中的封装例程 处理程序 服务例程 系统调用 用户态 内核态 调用一个系统调用 内核初始化期间调用trap_init()函数建立IDT表中128号向量对应的表项： set_system_gate(0x80， system_call); 该调用把下列值装入该门描述符的相应域 ： 段选择子： 偏移量：指向system_call()异常处理程序 类型：置为15，表示该异常是一个陷阱 DPL(描述符特权级)：置为3，这就允许用户态进程调用这个异常处理程序 初始化系统调用 system_call( )函数实现了系统调用处理程序 ： 它首先把系统调用号和该异常处理程序用到的所有CPU寄存器保存到相应的栈中 把当前进程PCB的地址存放在ebx中 对用户态进程传递