Linux 内核系统调用

《Linux 内核分析》 MOOC 课程实验 分析 Linux 系统调用过程

1.系统调用概述

现代操作系统为了保证安全性，通常把运行状态分为用户态和内核态，并规定，只有特权指令才能在内核态运行，用户程序只能在用户态下运行。那么，假如用户程序需要访问系统的核心功能，怎么办？没错儿，就是通过系统调用。

简单来说，系统调用就是把应用程序的请求传递给内核，调用相应的内核函数来处理请求，然后再将处理结果返回给应用程序。

本次实验选用 Linux 操作系统 2 号系统调用，fork 函数，通过对比嵌入式汇编编程和系统函数编程，深入理解和分析系统调用的过程。

2.fork 函数

我们来实现一个简单的系统调用函数：

3.嵌入式汇编

首先，我们来看看 C 语言嵌入式汇编一般格式：

__asm__ (
    汇编语句；
    输出部分；
    输入部分；
    破坏描述部分；
);

然后，再来分析我们的嵌入式汇编代码：

volatile 关键字表示禁止编译器优化，然后把 ebx 寄存器清零，把第 2 号系统调用赋给 eax 寄存器，然后再调用 0x80 号系统中断，最后把 eax 的值赋给第 0 个变量，即下面的 fpid 变量。

最后，运行这段函数，并与使用 C 语言实现的系统调用进行对比。如上图所示，二者运行结果完全相同。

4.总结

操作系统作为管理硬件资源和为应用程序运行环境，为了达到良好的兼容性和平衡性，内核提供了一系列的定制化的函数，使得开发者和用户程序完全不需要了解复杂的硬件体系结构，屏蔽了底层交互细节，听起来是不是遵循了某种软件设计模式呢？这个简单的问题就留给读者思考咯。