1 Linux操作系统体系结构
可以把这张图想象成一个三维的：
最下面的底盘是硬件平台（Hardware Platform），上面有两大层：内核区（Kernel Space） 和 用户区（User space）
其中内核区还有分层
2 系统调用的“社会”关系
操作系统为用户态进程与硬件及内核资源进行 交互提供的一组接口
系统调用可被看成是一个内核与用户空间程序 交互的接口
可以说承上启下了
【作用】
- 极大的提高了系统的安全性
- 使用户程序具有可移植性
系统调用和应用程序编程接口(API)
Linux的应用编程接口（API）遵循 POSIX标准(一种操作系统接口标准)
C Library to System Call
系统调用与系统命令
系统命令相对API，更高一层，每个系统命令都是一个可执行程序。
系统命令的实现调用了系统调用
系统调用与内核函数
内核函数在形式上与普通函数一样，但它是在内核实现的，需要满足一些内核编程的要求
系统调用是用户进程进入内核的接口层，由内核函数实现的
进入内核后，不同的系统调用会找到各自对应的内核函数，这些内核函数被称为系统调用的“服务例程”(后面会经常用到这个概念)
3 系统调用时的内核栈
在之前日志曾讨论过为什么切换内核态会耗费时间，其中提到程序会有两个栈，栈切换有费时。
为了把系统调用号与相应 的服务例程关联起来，内核利用了一个系统调用表。
这个表存放在 sys_call_table数组中，有 NR_syscalls个表项
Linux/arch/x86/syscalls/syscall_32.tbl
[阅读源码网站]
http://fxr.watson.org/fxr/source/?v=linux-2.6
当用户态进程调用一个系统调用时，CPU切换到 内核态并开始执行一个内核函数
内核实现了很多不同的系统调用，进程必须传递 一个名为系统调用号的参数来指明需要调用的系 统调用，eax寄存器就用作这个目的
参数传递
系统调用也需要输入输出参数
- 实际的值
- 用户态进程地址空间变量的地址
system_call是linux中所有系统调用的入口点，每个系统调用至少有一个参数，即eax传递的系统调用号
system_call代码
/arch/x86/kernel/entry_32.S ENTRY(system_call)
- system_call是用汇编语言写的
- 传递系统调用号和参数（eax , ebx, ecx, edx, esi, edi 存放参数）
- 如果检验有效，则执行相应的系统调用处理程序 call *sys_call_table(, %eax , 4)
Linux-4.4.39定义了七个从SYSCALL_DEFINE0到 SYSCALL_DEFINE6的一组宏,用于定义系统调用服务例程
<include/linux/syscalls.h>
X是系统调用参数的个数
#define SYSCALL_DEFINE1(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(1, _##name, __VA_ARGS__) #define SYSCALL_DEFINE2(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(2, _##name, __VA_ARGS__) #define SYSCALL_DEFINE3(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(3, _##name, __VA_ARGS__) #define SYSCALL_DEFINE4(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(4, _##name, __VA_ARGS__) #define SYSCALL_DEFINE5(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(5, _##name, __VA_ARGS__) #define SYSCALL_DEFINE6(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(6, _##name, __VA_ARGS__) 验证参数
在内核打算满足用户的请求之前，必须仔细的检查所有的系统调用参数
只要一个参数指定的是地址，那么内核必须 检查它是否在这个进程的地址空间之内，有两种验证方法：
- 验证这个线性地址是否属于这个进程的地址空间
- 如果是读，该内存应被标记为可读。如果是写， 该内存应被标记为可写。
传递返回值
所有的系统调用返回一个整数值。
- 正数或0表示系统调用成功结束
- 负数表示一个出错条件
此时这个负值将要存放在errno变量中返回给应用程 序。内核没有设置或使用errno变量，封装例程在系 统调用返回取得返回值之后设置这个变量
服务例程的返回值是将会被写入eax寄存器中
4 系统调用过程
用户态下调用C库的库函数，比如func()：
- func()先做好参数传递工作，然后利用int 0x80指令产生一次异常
- CPU通过0x80号在IDT中找到对应的服务例程 system_call()，并调用之
- system_call()根据系统调用号索引系统调用表，找到系统调用程序入口，比如sys_func()
- sys_func()执行完后，经过ret_from_sys_call()例程返 回用户程序
Linux只允许系统调用接口使用128这一个软中断向量。
这也意味着所有的系统调用接口必须共享这一中断通道， 并在同一个中断服务例程中调用不同的内核服务例程。
系统调用接口是通过调用软中断指令“int $0x80”使进程 从用户态进入到内核态。
应用程序、封装例程、系统调用中断处理程序及系统调用服务例程之间的 关系
