第五章 系统调用

一、与内核通信

系统调用在用户控件进程和硬件设备之间添加了一个中间层，作用有：

为用户空间提供了一种硬件的抽象接口

系统调用保证了系统的稳定和安全

每个进程都运行在虚拟系统中，而在用户控件和系统的其余部分提供这样一层公共接口

在Linux中，系统调用是用户控件访问内核的唯一手段；除异常和陷入外，他们是内核唯一的合法入口。

二、API、POSIX和C库

系统调用与API的不同在于运行级别的切换。

POSIX-Unix世界中最流行的应用编程接口是给予POSIX标准的。

Linux的系统调用作为C库的一部分提供。

C库实现了Unix系统的主要API，包括标准C库函数和系统调用接口，即POSIXdM大部分API。

Unix的接口设计——“提供机制而不是策略”

三、系统调用

1. 系统调用

    通常通过C库中定义的函数调用来进行系统调用。
   

2. 几种常见机制：

    通过返回一个long型的返回值来表示成功或者错误
   
    用一个负的返回值来表明错误
   
    返回0代表成功
   
    系统调用出现错误的时候会把错误码写入errno全局变量
   
    通过perror()库函数可以把该变量翻译成用户可以理解的错误字符串
   

3. 定义系统调用：

    asmlingkage，这是一个编译指令，通知编译器仅从栈中提取该函数的参数。所有的系统调用都需要这个限定词。
   
    返回值long。
   
    为了保证32位和64位系统的兼容，系统调用在用户空间返回值int，内核空间long
   

4. 系统调用号

    每个系统调用号独一无二，一旦分配就不能再有任何变更。
   
    执行系统调用时，通过系统调用号指明，进程不会提及系统调用的名称。
   

四、系统调用处理程序

因为用户控件不能直接执行内核代码，需要切换内核态，它需要用某种方式告知内核，自己需要执行一个系统调用，请求切换到内核态，这个通知内核的机制是软中断。

——通过引发一个异常来促使系统切换到内核态中去执行异常处理程序，即系统调用处理程序system_call()。

五、系统调用的实现

1. 实现系统调用
   
   决定它的用途、不提倡采用多用途的系统调用、确定参数、返回值、错误码、力求简洁、越通用越好，不做错误假设、时刻注意可移植性和健壮性

2. 参数验证

    必须检查每个参数，保证他们不但合法有效，而且正确。
   

六、系统调用上下文

1. 上下文切换

    内核在执行系统调用时处于进程上下文。
   

2. 休眠

    说明系统调用可以使用内核提供的绝大部分功能
   
    可以被抢占
   
    要求保证该系统调用是可重入的。、