Linux系统调用原理

linux系统的系统调用原理

rootfs （用户空间）    |kernel （内核空间）   ---  文件系统 设备驱动  网络协议栈 进程管理  内存管理  平台代码  系统调用 --- 七大子系统    |uboot    |         硬件

Linux系统分为用户空间和内核空间
用户空间的特性：
包含了应用软件, C库，对应的CPU的工作模式为USR模式；不能直接访问硬件设备；
如果进行内存的非法访问，应用程序会崩溃，但是系统不会崩溃！ （（int )0 = 0；）
4G虚拟内存，用户空间独占前3G；

内核空间的特性

包含了7大子系统
文件系统，设备驱动，网络协议栈，进程管理，内存管理，平台代码，系统调用
对应的CPU的工作模式为SVC模式；
可以直接对硬件进行访问操作；
如果进行内存的非法访问，操作系统直接崩溃！
（int ）0 = 0;
4G虚拟内存，内核空间独占后1G；

 空间的划分的本质目的：实现操作系统的自我保护

用户和内核如何交互 –>通过系统调用

系统调用的实现基本原理是什么

应用程序调用系统调用函数

概念

系统调用号：linux系统给每一个系统调用函数都分配一个唯一的号码，类似人的身份证号；
系统调用表：本质上就是一个大数组，每个元素保存着一个内核函数名(函数地址)，数组元素对应的下标就是系统调用号；

1.应用程序调用系统调用函数，首先调用到C库的对应函数的定义地方；
例如read系统调用函数的定义在C库中；

2.调用到C库的函数定义的地方后，将会做如下工作：
    2.1首先保存read函数对应的系统调用号到R7寄存器

    2.2调用svc指令触发软中断异常
     老ARM体系结构：swi
    新ARM体系结构：svc
软中断：实现CPU的工作模式由USR切换到SVC
此时：用户程序由用户空间“陷入”内核空间

3.一旦触发异常，CPU跳转到异常向量表软中断的处理入口，至此进入内核空间

4.进入软中断的处理入口以后，将会做如下事情：
    1.从R7寄存器中取出系统调用号
    2.2.以系统调用号为下标(索引)在系统调用表中找到对应的内核函数sys_read

5.找到对应的内核函数以后，调用这个内核函数，调用完毕，原路返回到用户空间，至此应用程序的read函数调用完毕