Linux系统调用过程分析

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1、Linux系统调用分析计算机962班周从余一.与系统调用有关的一些基本知识1.系统调用的定义在OS的核心中都设置了一组用于实现各种系统共能的子程序,并将它们提供给用户程序调用.每当用户在程序中需要OS提供某种服务时,便可利用一条系统调用命令,去调用所需的系统过程.所以说系统调用在本质上是一种过程调用.系统调用是进程和操作系统之间的接口,这些调用一般就是一些汇编指令集,在Linux系统中这些调用是用C语言和汇编编写的。用户只有通过这些系统调用才能使用操作系统提供的一些功能.2.系统调用与过程调用的区别过程调用调用的是用户程序,它运行在用户态;其被调用过程

2、是系统过程,运行在系统态下.系统调用是通过软中断机制进入OS核心,经过核心分析后,才能转向响应的命令处理程序.系统调用返回时通常需要重新调度.系统调用允许嵌套调用.3.中断与异常中断(interrupt)是由外部事件的,可以随时随地发生（包括在执行程序时）所以用来响应硬件信号。在80386中，又把中断分为两种：可屏蔽中断（MiscibleInterrupt）MI不可屏蔽中断（NonMaskableInterrupt）NMI异常(exception)是响应某些系统错误引起的,也可以是响应某些可以在程序中执行的特殊机器指令引起的.异常也分为两种：处理器异常

3、，（指令内部异常如overflow等）编程（调试）异常（debugger）每一个异常或中断都有一个唯一的标识符，在linux文献中被称为向量。指令内部异常和NMI（不可屏蔽中断）的中断向量的范围从0—31。32-255的任何向量都可以用做可屏蔽中断编程（调试）异常至于可屏蔽中断则取决于该系统的硬件配置。外部中断控制器（Externalinterruptcontroler)在中断响应周期（interrtuptacknowledgecycle）把中断向量放到总线上。中断和异常的优先级： 最高：除调试错误以外的所有错误最低：INTR中断。 中断指令INTO,

4、INTn,INT3 当前指令的调试中断下一指令的调试中断不可屏蔽中断4.Intel386提供的功能Intel386认识两种事件类：异常与中断。两者都会强制性创建一个进程或任务。中断能在任何不可预料的时间发生，来响应硬件的信号.386能辨认两种中断来源可屏蔽中断和不可屏蔽中断.并能辨认两种异常来源：处理器检测异常和程序异常每一个中断和异常都有一个号码，都对应着一个相应的矢量地址，不可屏蔽中断和处理器检测异常都已经被安排在0到31的矢量表中了，可屏蔽中断的矢量地址由硬件决定，外部中断控制器在中断认可时钟周期时将矢量地址放到总线上。任何在32到255范围内的

5、矢量，都可以作为可屏蔽中断和程序异常用。以下是所有可能的中断和异常的列表：0Divideerror 1Debugexception3NMIinterrupt4INTO-detectedoverflow5Boundrangeexceeded6Invalidopcode7coprocessornotavailable8doublefault9coprocessorsegmentoverrun10invalidtaskstatesegment11segmentnotpresent12stackfault13generalprotection14pagefau

6、lt15reserved16coprocessorerror17-31reserved32-255maskableinterrupt二.Linux系统调用的流程1.Linux系统调用的简单流程通常，在OS的核心中都设置了一组用于实现各种系统功能的子程序（过程），并将它们提供给用户调用。每当用户在程序中需要OS提供某种服务时，变可利用一条系统调用命令，去调用系统过程。它一般运行在系统态；通过中断进入；返回时通常需要重新调度（因此不一定直接返回到调用过程）。Linux系统调用的流程非常简单，它由0x80号中断进入系统调用入口，通过使用系统调用表保存系统调用

7、服务函数的入口地址来实现.Processor调用syscallN()调用int$0x80System_call调用实际服务程序返回2.Linux系统中断和异常的使用Linux中，系统调用的执行是通过中断或异常的方式来进行的，他将执行相应的机器代码指令，来产生中断或异常信号，产生中断或异常的重要效果是系统自动将用户3模式切换为核心模式，并安排异常处理程序的执行。Linux设置了一个可屏蔽中断int0x80，我们用向量0x80来把控制传给kernel这个中断向量的设置（初始化）将在下文提到，这里就不多说了。得一提的是，存在一个syscallX()宏（x是作

8、为实际程序调用时的参数）可以方便的调用那么多的syscall.（syscallX()//usr