linux第二次讀書筆記

 

《Linux內核設計與實現》讀書筆記 第五章 系統調用

 

第五章系統調用

系統調用是用戶進程與內核進行交互的接口。爲了保護系統穩定可靠，避免應用程序恣意忘形。

5．1與內核通訊

系統調用在用戶空間進程和硬件設備間添加了一箇中間層，

做用：爲用戶空間提供了一種硬件的抽象接口；保證了系統的穩定和安全，避免應用程序不正確使用硬件，竊取其餘進程的資源，或作出危害系統的行爲；爲了實現多任務和虛擬內存。

Linux提供的系統調用比大部分操做系統少得多。

 

5.2 API、POSIX、和C庫

         一個API定義了一組應用程序使用的編程接口。（API和系統調用不是一一對應）API能夠在各類不一樣的操做系統上實現，給應用程序提供徹底相同的接口，而API自己的實如今不一樣系統中可能迥異。

         Unix的API基於POSIX，Linux盡力與POSIX和SUSv3兼容

         Linux的系統調用做爲C庫的一部分提供。

 

5.3系統調用

訪問系統調用一般經過C庫中定義的函數調用，一般須要定義參數，並且可能產生反作用（使系統狀態發生改變）。系統調用還會返回了一long類型的值表示成功或錯誤。

定義系統調用：asmlinkage long     sys_***

                             限定詞  返回類型 命名規則

系統調用號：每一個系統調用被賦予一個系統調用號，用戶空間執行系統調用時，用系統調用號指明系統調用。一旦分配再也不變動，系統調用被刪除，其系統調用號也不容許回收利用。內核記錄了系統調用表中全部已註冊的系統調用列表，存儲在sys_call_table中

系統調用的性能：Linux系統調用比其餘操做系統要快，緣由：上下文切換時間短；系統調用程序和系統調用都很簡潔。

 

5.4系統調用處理程序

內核駐留在受保護的地址空間上，所以應用程序要通知內核本身須要使用系統調用。通知內核是靠軟中斷實現，引起異常時系統切換到內核態。經過int $0x80觸發中斷，執行128號異常處理程序（系統調用處理程序）

指定恰當的系統調用：X86上系統調用號經過eax寄存器傳遞給內核

參數傳遞：除了系統調用號還須要傳遞外部參數，按順序存儲在ebx，ecx，edx，esi和edi五個寄存器中，不多有須要六個參數的。

 

5.5系統調用的實現

         實現系統調用：一、決定用途（不提倡採用多用途）；二、調用的參數、返回值和錯誤碼應該是什麼（藉口力求簡潔，參數儘量少，力求穩定）；三、設計接口儘可能爲未來作考慮（是否有沒必要要的限制，是否可移植）；

         提供機制（mechaniam）不提供策略（policy）

         參數驗證：必須仔細檢查參數是否合法有效，由於系統調用在內核空間執行，若是有不合法輸入，那會威脅系統安全和穩定。最重要的檢查是 檢查用戶提供的指針是否有效。在接收一個用戶空間的指針以前，內核必須保證一、指針指向的內存區域屬於用戶空間。進程毫不能哄騙內核去讀內核空間的數據；二、指針指向的內存區域在進程的地址空間裏。進程毫不能哄騙內核去讀其餘進程的數據；三、進程毫不能繞過內存訪問限制。

         內核提供copy_to_user(),copy_from_user()兩個方法完成檢查拷貝數據

 

5.6系統調用上下文

         內核在執行系統調用的時候處於進程上下文，在進程上下文中，內核能夠休眠，而且能夠被搶佔。休眠說明系統調用可使用內核提供的絕大部分功能。能夠搶佔說明新進程可使用相同的系統調用。

         綁定一個 系統調用的最後步驟:一、在系統調用表的最後加入一個表項；二、系統調用號必須定義於<asm/unistd.h>；三、系統調用必須被編譯進內核映像。

         從用戶空間訪問系統調用：只寫出系統調用gilc恐怕並不提供支持。Linux自己提供一組宏_syscalln()，n的範圍從0到6，表明須要傳遞給系統調用的參數個數。

         新建一個系統調用的好處：一、系統調用容易建立且使用方便；二、系統調用很高效。

         新建一個系統調用的壞處：一、須要系統調用號，這須要一個內核在處於開發版本的時；候官方分配給你；二、系統調用的接口不容許改動；三、須要將系統調用分別註冊到每一個須要支持的體系結構中；四、在腳本中不容易調用系統調用，也不能從文件系統直接訪問系統調用；五、對於簡單信息交換，系統調用大材小用；