系统调用

用户程序请求内核程序为其服务主要通过以下几种方式:

  • 中断

  • 系统调用

  • 信号

其中,系统调用是一种常见方式,它在用户进程与硬件之间提供了一个层,该层主要提供以下三个目的:

  • 它为用户空间提供了一个抽象的硬件接口

  • 它确保了系统的安全与稳定性。

  • 为虚拟化系统的实现提供支持。

操作系统内核提供了许多系统调用接口,一个典型的系统调用过程如下:

系统调用_第1张图片

x86平台上,系统调用是通过软件中断来实现的,中断号为128(或0x80)。系统调用需要提供系统调用号(传递给eax)以及一些参数(依次传递给ebx,ecx, edx, esi, edi,系统调用处理函数通常名为system_call(),定义在entry.Sentry_64.S中。它会检查系统调用号的合法性,即是否大于NR_syscalls,如果是的话,返回-ENOSYS,否则调用对应的函数:call*sys_call_table(,%rax,8)

自定义一个系统调用

Linux中实现一个系统调用不用户关心系统调用处理函数的行为,因此增加一个系统调用非常容易。

SYSCALL_DEFINE0~6分别声明一个参数为0~6个的系统调用。

定义完系统调用函数后,剩下的工作就是将其注册为一个内核系统调用函数:

  • 在系统调用表中末尾添加一项,通常赋给该系统调用一个调用号(即在entry.S中的ENTRY(sys_call_table))。

  • 对每个支持的平台,在<asm/unistd.h>中定义系统调用号。

  • 将系统调用编译到内核镜像中(而不是编译成一个模块),可以将系统调用函数放在kernel/sys.c文件中。

例子如下,我们要定义一个foo系统调用函数:

/*
* sys_foo – everyone’s favorite system call.
*
* Returns the size of the per-process kernel stack.
*/
asmlinkage long sys_foo(void)// SYSCALL_DEFINE0(sys_foo)
{
return THREAD_SIZE;
}

添加fooentry.S文件中:

ENTRY(sys_call_table)
.long sys_restart_syscall /* 0 */
.long sys_exit
.long sys_fork
.long sys_read
.long sys_write
.long sys_open /* 5 */

	…
.long sys_rt_tgsigqueueinfo /* 335 */
.long sys_perf_event_open
.long sys_recvmmsg
.long sys_foo

我们的系统调用号为:338

<asm/unistd.h>

增加宏定义:

#define__NR_foo 338

在用户空间中调用,_syscall0~6对应不同参数个数的系统调用

#define __NR_foo 283
__syscall0(long, foo)
int main ()
{
long stack_size;
stack_size = foo ();
printf (“The kernel stack size is %ld\n”, stack_size);
return 0;
}



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