2019-2020-1 20199323《Linux内核原理与分析》第五周作业

第一部分：基础知识

1：用户态、内核态和中断处理过程

一般现代CPU都有几种不同的指令级别，在高执行级别下，代码可以执行特权指令，访问任意物理地址，这种CPU执行级别就对应着内核态。

Intel x86 cpu 有四种不同的执行级别0-3，Linux只使用了其中的0级和3级，分别来表示内核态（0级）和用户态（3级）。

中断处理是从用户态进入内核态的主要方式。

系统调用只是一种特殊的中断。

2：系统调用概述

操作系统为用户态进程与硬件设备进行交互提供了一组接口——系统调用。

应用程序接口（API）和系统调用是不同的，API只是一个函数的定义，而系统调用通过软中断向内核发出一个明确的请求。API可能封装了一个或多个系统调用，也可能没有封装。一般一个系统调用对应一个封装例程，库（如libc）再用这些例程定义出给用户的API。

系统调用的三层皮：API 中断向量 中断服务程序

进程需传递一个名为“系统调用号”的参数来指明需要哪个系统调用，传递方式为将要传递的系统调用号存入eax寄存器中。若还需要其他参数，可以通过ebx，ecx，edx，esi，edi，ebp来传递。若超过6个参数，则将其中一个寄存器变为一个指针，指向一边内存区域。

第二部分：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实验

1：实验内容

选择一个系统调用（13号系统调用time除外），系统调用列表参见http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/arch/x86/syscalls/syscall_32.tbl

参考视频中的方式使用库函数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

2：选择的系统调用

我选择了78号系统调用，sys_gettimeofday，它对应的API是gettimeofday，它用于Linux中的计时，使用C语言编写程序需要获得当前精确时间（1970年1月1日到现在的时间），或者为执行计时，可以使用gettimeofday()函数。

3：实验过程

首先创建gettimeofday.c文件，内容如下：

然后创建gettimeofday_asm.c文件，内容如下：

然后编译执行：

4：重要代码分析

这里重点分析下系统调用时的代码。
"mov $0,%%ecx\n\t"压gettimeofday的第二个参数，这里使用NULL，就是0。
"mov %0,%%ebx\n\t"压gettimeofday的第一个参数，也就是start变量的地址存入ebx。
"mov $0x4e,%%eax\n\t"将系统调用号78，其十六进制就是0x4e，存入eax。
"int $0x80\n\t"使用中断指令，进入内核态，执行系统调用。

5：总结

汇编代码调用系统调用时，ebx作为参数传入，然后eax是系统调用号。然后调用中断进入系统内核态。