前言

最近有點(diǎn)事情，馬上要開(kāi)學(xué)了，所以學(xué)習(xí)的腳步就慢下來(lái)了。這一篇主要是來(lái)說(shuō)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用的，像C語(yǔ)言的printf深入到內(nèi)部就是一個(gè)有關(guān)屏幕輸出的系統(tǒng)調(diào)用

什么是系統(tǒng)調(diào)用

之前提過(guò)操作系統(tǒng)是對(duì)硬件的抽象，也是軟硬件之間的一層。之前比如如果我們想要在屏幕上輸出一些字符，就需要一些指令操作，然后把數(shù)據(jù)放到顯存上。但是在有了操作系統(tǒng)后，就不需要這樣做，也不能這樣做了。這時(shí)候只要操作系統(tǒng)提供一個(gè)接口來(lái)讓我們完成這個(gè)任務(wù)

由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供的所有系統(tǒng)調(diào)用所構(gòu)成的集合即程序接口或應(yīng)用編程接口(Application Programming Interface，API)。是應(yīng)用程序同系統(tǒng)之間的接口。

系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)

在硬件設(shè)計(jì)上，通過(guò)區(qū)分內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)來(lái)把內(nèi)核程序和用戶程序隔離開(kāi)

CS寄存器最低的兩位為0即是內(nèi)核態(tài)，為3是用戶態(tài)

但是系統(tǒng)調(diào)用的代碼是處在內(nèi)核態(tài)的，所以就需要提供一種方法來(lái)能夠讓用戶程序進(jìn)入內(nèi)核態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用

在X86里，INT指令就是硬件用來(lái)提供由用戶態(tài)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)的方法，所以系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)就可以變?yōu)?#xff1a;

• 由用戶程序發(fā)起一個(gè)INT指令，指明要調(diào)用的服務(wù)
• 在操作系統(tǒng)里寫(xiě)出相應(yīng)的中斷處理
• 由操作系統(tǒng)根據(jù)用戶指明要調(diào)用的服務(wù)取執(zhí)行相應(yīng)的代碼

內(nèi)聯(lián)匯編

稍微說(shuō)一下C里的內(nèi)聯(lián)匯編，以免之后忘記。

gcc的內(nèi)聯(lián)匯編一般都是這個(gè)格式

asm ( 匯編指令: 輸出操作數(shù) // 非必需: 輸入操作數(shù) // 非必需: 其他被污染的寄存器 // 非必需);

第一部分就是匯編指令

第二部分是輸出操作數(shù)，都是 "=?"(var) 的形式， var可以是任意內(nèi)存變量（輸出結(jié)果會(huì)存到這個(gè)變量中）， ?一般是下面這些標(biāo)識(shí)符 （表示內(nèi)聯(lián)匯編中用什么來(lái)代理這個(gè)操作數(shù)）：

a,b,c,d,S,D 分別代表 eax,ebx,ecx,edx,esi,edi 寄存器
r 上面的寄存器的任意一個(gè)（誰(shuí)閑著就用誰(shuí)）
m 內(nèi)存
i 立即數(shù)（常量，只用于輸入操作數(shù)）
g 寄存器、內(nèi)存、立即數(shù) 都行
在匯編中用%序號(hào)來(lái)代表這些輸入/輸出操作數(shù)，序號(hào)從0開(kāi)始。為了與操作數(shù)區(qū)分開(kāi)來(lái)，寄存器用兩個(gè)%引出，如：%%eax

第三部分是是輸入操作數(shù)，都是 "?"(var) 的形式， ? 除了可以是上面的那些標(biāo)識(shí)符，還可以是輸出操作數(shù)的序號(hào)，表示用 var 來(lái)初始化該輸出操作數(shù)，上面的程序中 %0 和 %1 就是一個(gè)東西，初始化為 1（a的值）。

第四部分標(biāo)出那些在匯編代碼中修改了的、 又沒(méi)有在輸入/輸出列表中列出的寄存器， 這樣 gcc 就不會(huì)擅自使用這些"危險(xiǎn)的"寄存器。 還可以用 "memory" 表示在內(nèi)聯(lián)匯編中修改了內(nèi)存， 之前緩存在寄存器中的內(nèi)存變量需要重新讀取。

參考鏈接

Linux0.11里對(duì)系統(tǒng)調(diào)用的代碼實(shí)現(xiàn)

設(shè)置中斷

• 首先需要對(duì)IDT設(shè)置中斷調(diào)用的處理函數(shù)

#define set_system_gate(n,addr) \_set_gate(&idt[n],15,3,addr)#define _set_gate(gate_addr,type,dpl,addr) \ __asm__ ("movw %%dx,%%ax\n\t" \"movw %0,%%dx\n\t" \"movl %%eax,%1\n\t" \"movl %%edx,%2" \: \: "i" ((short) (0x8000+(dpl<<13)+(type<<8))), \"o" (*((char *) (gate_addr))), \"o" (*(4+(char *) (gate_addr))), \"d" ((char *) (addr)),"a" (0x00080000))set_system_gate(0x80,&system_call);

實(shí)現(xiàn)中斷函數(shù)

• sys_call_table[]是一個(gè)指針數(shù)組，定義在include/linux/sys.h中，該指針數(shù)組中設(shè)置了所有72個(gè)系統(tǒng)調(diào)用C處理函數(shù)地址。

system_call:cmpl $nr_system_calls-1,%eaxja bad_sys_callpush %dspush %espush %fspushl %edxpushl %ecx # push %ebx,%ecx,%edx as parameterspushl %ebx # to the system callmovl $0x10,%edx # set up ds,es to kernel spacemov %dx,%dsmov %dx,%esmovl $0x17,%edx # fs points to local data spacemov %dx,%fscall sys_call_table(,%eax,4)pushl %eaxmovl current,%eaxcmpl $0,state(%eax) # statejne reschedulecmpl $0,counter(%eax) # counterje reschedule

提供接口

• 在linux向應(yīng)用程序提供系統(tǒng)調(diào)用接口write
• _syscall3的本質(zhì)上是一個(gè)宏

_syscall3(int,write,int,fd,const char *,buf,off_t,count) #define _syscall3(type,name,atype,a,btype,b,ctype,c) \ type name(atype a,btype b,ctype c) \ { \ long __res; \ __asm__ volatile ("int $0x80" \: "=a" (__res) \: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(a)),"c" ((long)(b)),"d" ((long)(c))); \ if (__res>=0) \return (type) __res; \ errno=-__res; \ return -1; \ }

小結(jié)

這樣對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用就會(huì)變成

printf 用戶調(diào)用

?

int 0x80 庫(kù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

?

---

進(jìn)入內(nèi)核

---

system_call 中斷調(diào)用

?

sys_ 系統(tǒng)調(diào)用

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/secoding/p/11414172.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的我是如何学习写一个操作系统（四）：操作系统之系统调用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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