《Linux内核设计与实现》读书笔记 5

第五章系统调用

5．1与内核通讯

系统调用在用户空间进程和硬件设备间添加了一个中间层，

做用：为用户空间提供了一种硬件的抽象接口；保证了系统的稳定和安全，避免应用程序不正确使用硬件，窃取其余进程的资源，或作出危害系统的行为；为了实现多任务和虚拟内存。

Linux提供的系统调用比大部分操做系统少得多。

5.2 API、POSIX、和C库

         一个API定义了一组应用程序使用的编程接口。（API和系统调用不是一一对应）API能够在各类不一样的操做系统上实现，给应用程序提供彻底相同的接口，而API自己的实如今不一样系统中可能迥异。

         Unix的API基于POSIX，Linux尽力与POSIX和SUSv3兼容

         Linux的系统调用做为C库的一部分提供。

5.3系统调用

访问系统调用一般经过C库中定义的函数调用，一般须要定义参数，并且可能产生反作用（使系统状态发生改变）。系统调用还会返回了一long类型的值表示成功或错误。

定义系统调用：asmlinkage long     sys_***

                             限定词  返回类型 命名规则

系统调用号：每一个系统调用被赋予一个系统调用号，用户空间执行系统调用时，用系统调用号指明系统调用。一旦分配再也不变动，系统调用被删除，其系统调用号也不容许回收利用。内核记录了系统调用表中全部已注册的系统调用列表，存储在sys_call_table中

系统调用的性能：Linux系统调用比其余操做系统要快，缘由：上下文切换时间短；系统调用程序和系统调用都很简洁。

5.4系统调用处理程序

内核驻留在受保护的地址空间上，所以应用程序要通知内核本身须要使用系统调用。通知内核是靠软中断实现，引起异常时系统切换到内核态。经过int $0x80触发中断，执行128号异常处理程序（系统调用处理程序）

指定恰当的系统调用：X86上系统调用号经过eax寄存器传递给内核

参数传递：除了系统调用号还须要传递外部参数，按顺序存储在ebx，ecx，edx，esi和edi五个寄存器中，不多有须要六个参数的。

5.5系统调用的实现

         实现系统调用：一、决定用途（不提倡采用多用途）；二、调用的参数、返回值和错误码应该是什么（借口力求简洁，参数尽量少，力求稳定）；三、设计接口尽可能为未来作考虑（是否有没必要要的限制，是否可移植）；

         提供机制（mechaniam）不提供策略（policy）

         参数验证：必须仔细检查参数是否合法有效，由于系统调用在内核空间执行，若是有不合法输入，那会威胁系统安全和稳定。最重要的检查是 检查用户提供的指针是否有效。在接收一个用户空间的指针以前，内核必须保证一、指针指向的内存区域属于用户空间。进程毫不能哄骗内核去读内核空间的数据；二、指针指向的内存区域在进程的地址空间里。进程毫不能哄骗内核去读其余进程的数据；三、进程毫不能绕过内存访问限制。

         内核提供copy_to_user(),copy_from_user()两个方法完成检查拷贝数据

5.6系统调用上下文

         内核在执行系统调用的时候处于进程上下文，在进程上下文中，内核能够休眠，而且能够被抢占。休眠说明系统调用可使用内核提供的绝大部分功能。能够抢占说明新进程可使用相同的系统调用。

         绑定一个 系统调用的最后步骤:一、在系统调用表的最后加入一个表项；二、系统调用号必须定义于<asm/unistd.h>；三、系统调用必须被编译进内核映像。

         从用户空间访问系统调用：只写出系统调用gilc恐怕并不提供支持。Linux自己提供一组宏_syscalln()，n的范围从0到6，表明须要传递给系统调用的参数个数。