linux系统调用详解.pdf

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1、LINUX源码解读:系统调用的设计与实现5080309910张至先介绍系统调用是操作系统内核提供的，为了和用户空间上运行的进程进行交互的一组接口，通过该接口，应用程序可以访问硬件设备和其他操作系统资源。系统调用主要有三个作用：a.为用户空间提供一种硬件的抽象接口。b.保证了系统的稳定与安全。c.实现多任务和虚拟内存。对于用户空间的进程，在一般情况下是通过应用编程接口（API）而不是系统调用来进行编程，有些API往往直接封装了系统调用，但这并不意味着两者是一一对应的。当前最流行的API是基于POSIX标准的。原理本节通过对getpid()的跟踪，来由外向内的了解linux系统调用的原理

2、。库函数首先，用户进程调用glibc中的getpid()函数，这个函数在include/unistd.h中声明，其函数原型为：extern__pid_t__getpid(void);由于其实现是平台相关的，我们关注的实现在/glibc/nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/getpid.c中。pid_t__getpid(void){#ifdefNOT_IN_libcINTERNAL_SYSCALL_DECL(err);pid_tresult=INTERNAL_SYSCALL(getpid,err,0);#elsepid_tresult=THREAD_GETMEM(

3、THREAD_SELF,pid);if(__builtin_expect(result<=0,0))result=really_getpid(result);#endifreturnresult;}其中引发系统调用的是INTERNAL_SYSCALL宏，定义在/glibc/nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/i386/sysdep.h中。#defineINTERNAL_SYSCALL(name,err,nr,args...)({registerunsignedintresultvar;EXTRAVAR_##nrasmvolatile(LOADARGS_

4、##nr"movl%1,%%eaxt""int$0x80t"RESTOREARGS_##nr:"=a"(resultvar):"i"(__NR_##name)ASMFMT_##nr(args):"memory","cc");(int)resultvar;})这一段主要是通过汇编来完成的，高亮的两句为重点，前一句将系统调用号放入eax寄存器，后一句进行一个中断号为0x80的软中断，这里的中断处理程序正是系统调用处理程序。系统调用处理程序这个系统调用处理程序system_call定义在/arch/x86/kernel/entry_32.S中。首先给出一些宏的说明。

5、#defineCFI_STARTPROC.cfi_startproc//用在每个函数的开始，用于初始化一些内部数据结构#defineCFI_ENDPROC.cfi_endproc//在函数结束的时候使用与.cfi_startproc相配套使用#defineCFI_DEF_CFA.cfi_def_cfa//定义计算CFA的规则#defineCFI_DEF_CFA_REGISTER.cfi_def_cfa_register//xxreg,offsetreg中的值保存在offset中，offset是CFA的#defineCFI_DEF_CFA_OFFSET.cfi_def_cfa_offs

6、et//xxoffset修改计算CFA的规则，reg中的值不发生变化，之改变offset#defineCFI_ADJUST_CFA_OFFSET.cfi_adjust_cfa_offset//与上面相似但是修改前面一个offset#defineCFI_OFFSET.cfi_offset//xxreg,offsetreg中的值保存在offset中，offset是CFA的#defineCFI_REL_OFFSET.cfi_rel_offset#defineCFI_REGISTER.cfi_register#defineCFI_RESTORE.cfi_restore#defineCFI_R

7、EMEMBER_STATE.cfi_remember_state#defineCFI_RESTORE_STATE.cfi_restore_state#defineCFI_UNDEFINED.cfi_undefined系统调用例程：#systemcallhandlerstubENTRY(system_call)RING0_INT_FRAME.#can’tunwindintouserspaceanywaypushl%eax#saveorig_eax//保存原来