在linux中，系統(tǒng)調(diào)用是指操作系統(tǒng)提供給用戶程序調(diào)用的一組特殊接口，用戶程序可以根據(jù)這組接口獲得操作系統(tǒng)內(nèi)核的服務(wù)；系統(tǒng)調(diào)用規(guī)定了用戶進(jìn)程陷入內(nèi)核的具體位置，或者說規(guī)劃了用戶訪問內(nèi)核的路徑，只能從固定位置進(jìn)入內(nèi)核。

本教程操作環(huán)境：linux7.3系統(tǒng)、Dell G3電腦。

linux中什么是系統(tǒng)調(diào)用

1.什么是系統(tǒng)調(diào)用

系統(tǒng)調(diào)用，指的是操作系統(tǒng)提供給用戶程序調(diào)用的一組特殊接口，用戶程序可以根據(jù)這組接口獲得操作系統(tǒng)內(nèi)核的服務(wù)。它規(guī)定了用戶進(jìn)程陷入內(nèi)核的具體位置，或者說規(guī)劃了用戶訪問內(nèi)核的路徑，只能從固定位置進(jìn)入內(nèi)核。

2.linux的系統(tǒng)調(diào)用

對于現(xiàn)代操作系統(tǒng)來說，系統(tǒng)調(diào)用是用戶空間和內(nèi)核通訊的普遍手段，linux也不例外。按照功能區(qū)域，linux系統(tǒng)調(diào)用大致分為進(jìn)程控制，文件訪問，系統(tǒng)控制，存儲管理，網(wǎng)絡(luò)管理，進(jìn)程通訊等，詳細(xì)說明可以通過man 2 syscalls命令查看manpage說明。

系統(tǒng)調(diào)用，僅僅通過軟中斷機(jī)制向內(nèi)核提交請求，進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)服務(wù)。linux提供的用戶編程接口遵循了POSIX標(biāo)準(zhǔn)，這套標(biāo)準(zhǔn)除了定義一些標(biāo)準(zhǔn)的C函數(shù)外，提供了一套封裝例程將系統(tǒng)調(diào)用封裝供用戶編程使用。不過封裝并非必須的，如果你愿意直接調(diào)用，linux內(nèi)核也提供了一個syscall()函數(shù)來實現(xiàn)調(diào)用。通過下面一個例子了解C庫調(diào)用和直接調(diào)用的區(qū)別。

/* **  file: demo.c **  author: eric.xu **  date:   2016-02-25 */ #include <syscall.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <stdio.h> int main(void) {     long id1, id2;          /* system call no 20, __NR_getpid equal to SYS_getpid  */     id1 = syscall(__NR_getpid);     printf("sys_call getpid %ldn", id1);     /* libc getpid */     id2 = getpid();     printf("libc getpid %ldn", id2);     return 0; }

編譯運(yùn)行，可以看到兩者結(jié)果一致。

sys_call getpid 2899 libc getpid 2899

3.linux系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)

當(dāng)用戶態(tài)的進(jìn)程調(diào)用一個系統(tǒng)調(diào)用時，CPU切換到內(nèi)核態(tài)并開始執(zhí)行內(nèi)核函數(shù)。因為內(nèi)核中每個系統(tǒng)調(diào)用都有唯一的標(biāo)號，所以用戶態(tài)調(diào)用必須傳遞一個系統(tǒng)調(diào)用號的參數(shù)來確定具體的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。所有的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)都是整數(shù)，在內(nèi)核中，整數(shù)和0表示系統(tǒng)調(diào)用成功結(jié)束，負(fù)數(shù)則表示出錯條件，而這個錯誤值會存放在errno變量中作為出錯碼返回給應(yīng)用程序。

linux系統(tǒng)調(diào)用使用軟中斷實現(xiàn)，在x86架構(gòu)中調(diào)用int $0x80匯編指令，這條指令會產(chǎn)生向量為128的異常。而在arm架構(gòu)中通過SWI指令進(jìn)入內(nèi)核空間，下面看下這條指令的格式:

SWI {cond} immed24;其中immed24表示24位立即數(shù)

SWI異常中斷處理程序需要通過讀取引起軟件中斷的SWI指令，取得24位立即數(shù)。基本步驟是在SWI異常產(chǎn)生后，訪問SPSR寄存器判斷該指令是ARM指令還是Thumb指令，然后通過訪問LR寄存器得到整條指令地址，緊接著拿到該條指令，獲取最低24位立即數(shù)。