《Linux内核原理与设计》第五周作业

使用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用

方法一：使用库函数API在屏幕上显示进程的ID

    先在实验楼中打开XFCE，在目录下输入指令： vi getpid.c;新建并打开getpid.c文件。

    随后再在VI中输入在网上查阅的实现getpid的函数代码后，保存并退出。

    随后再同gcc将该函数代码进行编译。再通过输入指令./getpid即可得出目前进程的ID为：22056.

这种方式是用C语言使用库函数API进行系统调用。

方法二：使用C语言内嵌汇编代码在屏幕上显示进程ID

对于内嵌汇编调用system_call()

    1、系统调用号放入eax中。

    2、系统调用的参数，按照顺序存入相应寄存器中。

    3、返回值使用eax传递值。

     因为中断（包括异常）是从用户态进入内核态的唯一方式，所以在上述代码中使用了中断（“int $s0x80\n\t”这句），然后中断处理程序SAVE_ALL保存现场，随后就进入了内核态

进行下一步的操作。

• 中断处理

     中断处理是从用户态进入内核态主要的方式，系统调用是一种特殊的中断。

     中断处理的完整过程（由中断信号或者int指令完成）： 将cs:eip的值，堆栈段寄存器当前的栈顶（ss:eip）和当前的标志寄存器（eflags）保存到内核堆栈中；同时将当前中断服

务例程的入口加载到cs:eip中，当前堆栈段和eip也加载到CPU中。执行完以上以上步骤之后，当前CPU在执行下一条指令时，就已经开始执行整个中断处理程序的入口了。此时已经

开始操作内核态的堆栈了。

     若完成中断服务之后不发生进程调度，则继续执行指令（RESTORE_ALL和iret），然后返回到原来的状态；

     若发生进程调度，那么当前发生的状态都会暂时的保存在系统中，当下一次发生调度再次回到当前进程时就继续执行指令RESTORE_ALL和iret。

• 系统调用的工作机制：

      用户态中xyz()函数就是系统调用对应的API；

      这个API中封装了一个系统调用，这个系统调用会触发int 0x80的一个中断；

      0x80这个中断向量就对应着system_call（内核代码的入口起点）；

      内核代码中可能会执行到对应的中断服务程序sys_xyz()；

      在中断服务程序执行完之后，可能会执行ret指令，此时可能会发生进程调度；

      如果没有发生进程调度，就执行iret，返回到用户态接着执行其他指令。

###实验总结：

       即便是最简单的程序，也难免要用到诸如输入、输出以及推出等操作，而要进行这些操作则需要调用操作系统所提供的服务，也就是系统调用。除非程序中只完成加减乘除等数学

算法，否则将很难避免使用系统调用。在Linux平台下有两种方式来采用系统调用：利用封装后的C库或者通过汇编直接调用。

      这次实验，我知道了如何进行系统调用，但是对于代码，我只能选择借鉴，汇编的知识也不太熟练，不过这次实验让我更加熟悉了系统调用的本质和系统调用与中断的关联。中断

处理是从用户态进入内核态的主要方式，系统调用是一种特殊的中断。

###系统调用的工作机制：

       1、用户态中的xyz（）函数就是系统调用所对应的系统API；

       2、在这个API中将系统调用封装好，并在执行时触发int 0x80这个中断。对应内核态的system_call();
 
       3、system_call()中可能会执行中断服务程序sys_xyz()