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系統呼叫基本概念

系統呼叫時值就是函式呼叫,值時呼叫的函式是系統函式,處於核心態而已。使用者在呼叫系統呼叫時會向核心傳遞一個系統呼叫號,然後系統呼叫處理程式通過此號從系統呼叫表中找到相應的核心函式執行(系統呼叫服務例程),最後返回。

1.系統呼叫號

linux系統有幾百個系統呼叫號,為了唯一的表識每一個系統呼叫,linux為每一個系統呼叫定義了一個唯一的編號,此編號就是系統呼叫號。系統呼叫號的定義在 /usr/include/asm/unistd_32.h 檔案中(版本不同為標頭檔案位置不同)。

由此可見當前系統擁有358個系統呼叫。系統呼叫號的另一個目的是作為系統呼叫表的下標,當用戶空間的程序執行一個系統呼叫時,這個系統呼叫號就被用來指明到底是要執行哪個系統呼叫,系統呼叫號相當關鍵,一旦分配好就不能再有任何改變,否則編譯好的應用程式就會因為呼叫到錯誤的系統呼叫而導致程式崩潰。

2.系統呼叫表

為了把系統呼叫號與相應的服務例程關聯起來,核心利用了一個系統呼叫表,這個系統呼叫表放在sys_call_table陣列中,他是一個函式指標陣列,每一組指標都指向其系統呼叫的封裝例程,有NR_syscalls個表項,第n個表項包含系統呼叫號為n的服務例程的地址。NR_syscalls巨集只是對可實現的系統呼叫最大個數的靜態限制,並不表示實際以實現的系統呼叫個數。這樣我們就可以利用系統呼叫號作為下標,找到其系統呼叫例程。

3.系統呼叫服務例程和系統呼叫處理函式

每一個系統呼叫bar()在核心都有一個對應的核心函式sys_bar(),這個核心函式就是系統呼叫bar()的實現,也就是說在使用者態呼叫bar(),最終會有核心函式sys_bar()為使用者服務,這裡的sys_bar()就是系統呼叫的服務例程。

既然最終還是由核心函式完成,那麼我們為什麼不直接呼叫核心函式呢?這是因為使用者空間無法直接執行核心程式碼,因為核心駐流在受保護的地址空間上,不允許使用者程序在核心地址空間上進行讀寫。所以,應用程式應該以某種方式通知系統,告訴核心自己需要執行一個系統呼叫,而這種機制是通過軟中斷實現的,通過引發一個異常促使系統切換到核心態去執行異常處理程式。此時的異常處理程式就是所謂的系統呼叫處理程式。

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