Linux内核设计与实现（5）第五章：系统调用

1. 系统调用

1.1 定义

系统调用就是用户程序和硬件设备之间的桥梁。
用户程序在需要的时候，通过系统调用来使用硬件设备。

1.2 作用（四个作用）

系统调用在用户空间进程与硬件设备之间添加了一个中间层。
该层主要作用有：

1. 他为用户空间提供了一种硬件的抽象接口
	而不用关心具体的硬件设备，这样大大简化了用户程序的开发。
	比如：用户程序通过write()系统调用就可以将数据写入文件，
		而不必关心文件是在磁盘上还是软盘上，或者其他存储上。
	
2. 系统调用保护了系统的稳定和安全
	因为系统调用是内核实现的，内核通过系统调用来控制开放什么功能及什么权限给用户程序。
	这样可以避免用户程序不正确的使用硬件设备，从而破坏了其他程序。

3. 系统调用使得用户程序有更好的可移植性
	只要操作系统提供的系统调用接口相同，用户程序就可在不用修改的情况下，
	从一个系统迁移到另一个操作系统。

4. 有效的分离了用户程序和内核的开发
	用户程序只需关心系统调用API，通过这些API来开发自己的应用，不用关心API的具体实现。
	内核则只要关心系统调用API的实现，而不必管它们是被如何调用的。

1.3 用户程序，系统调用，内核，硬件设备的调用关系

用户程序
	|
系统调用api
	|
  内核
	|
硬件设备

1.4 printf()函数调用过程

1.5 系统调用命名

系统调用在内核中均以sys_作为前缀

2. Linux上的系统调用实现原理

2.1 调用过程

1. 通知内核调用哪个系统调用
2. 用户程序把系统调用的参数传递给内核
3. 用户程序获取内核返回的系统调用返回值

2.2.1 通知内核调用哪个系统调用

每个系统调用都有一个系统调用号
即：系统调用发生时，内核就是根据传入的系统调用号来知道是哪个系统调用的。

在x86架构中，用户空间将系统调用号是放在eax中的，系统调用处理程序通过eax取得系统调用号。

2.2.2 用户程序把系统调用的参数传递给内核

系统调用的参数也是通过寄存器传给内核的。 在x86系统上，系统调用的前5个参数放在ebx,ecx,edx,esi和edi中。
如果参数多的话，还需要用个单独的寄存器存放指向所有参数在用户空间地址的指针。

2.2.3 用户程序获取内核返回的系统调用返回值

获取系统调用的返回值也是通过寄存器，在x86系统上，返回值放在eax中。