1． Linux系統(tǒng)調(diào)用的作用？

系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)為用戶態(tài)運行的進程與系統(tǒng)內(nèi)核、硬件設(shè)備（如CPU、磁盤、打印機等）進行交互提供的一組接口，在應(yīng)用程序和硬件之間設(shè)置一個額外層的優(yōu)點包括：

1.???????? 用戶編程更加簡單，不必學習硬件設(shè)備的低級編程特性；

2.???????? 提高了系統(tǒng)的安全性，內(nèi)核在試圖滿足某個請求前在接口級可以檢查請求正確性。

3.???????? 這組接口使得程序具有可移植性，只要內(nèi)核所提供的接口相同，使用這些接口的?? ?????程序即可正確的編譯和執(zhí)行。

2． POSIX API與系統(tǒng)調(diào)用的關(guān)系？

1.???????? API是函數(shù)定義（如libc庫），而系統(tǒng)調(diào)用是通過軟中斷想內(nèi)核態(tài)發(fā)出的請求；

2.???????? 一個API沒有必要對應(yīng)一個特定的系統(tǒng)調(diào)用。API可能直接提供用戶態(tài)服務(wù)，如數(shù)學函數(shù)；有些API函數(shù)可能調(diào)用幾個系統(tǒng)調(diào)用；幾個API函數(shù)可能調(diào)用同一系統(tǒng)調(diào)用（如malloc，calloc，free均使用brk系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)）。

3.???????? POSIX標準針對API而不是針對系統(tǒng)調(diào)用，判斷一個系統(tǒng)是否與POSIX兼容，要看它是否提供了一組合適的API。

4.???????? 從應(yīng)用程序設(shè)計者的角度看，兩者的差別僅在于名字、參數(shù)、返回值的不同；從內(nèi)核設(shè)計者的角度看，系統(tǒng)調(diào)用屬于內(nèi)核，而API不屬于內(nèi)核。

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3． 內(nèi)核如何處理系統(tǒng)調(diào)用？

1.???????? 每一個系統(tǒng)調(diào)用擁有一個系統(tǒng)調(diào)用號的標識，當用戶態(tài)請求系統(tǒng)調(diào)用時，需傳遞系統(tǒng)調(diào)用號及其它信息作為參數(shù)，eax寄存器用于傳遞系統(tǒng)調(diào)用號（同時也用于傳遞返回值，系統(tǒng)調(diào)用號與返回值類型相同）。內(nèi)核從寄存器讀到系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)，并執(zhí)行對應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程。

2.???????? 下圖顯示了應(yīng)用程序、相應(yīng)的封裝例程、系統(tǒng)調(diào)用處理程序、系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程之間的關(guān)系。xyz()是應(yīng)用程序的調(diào)用接口，xyz在libc中的調(diào)用實現(xiàn)通過調(diào)用SYSCALL匯編指令實現(xiàn)，該指令使得CPU切換到內(nèi)核態(tài)（SYSEXIT反之）；內(nèi)核態(tài)通過sys_call系統(tǒng)調(diào)用處理程序來最終調(diào)用xyz的服務(wù)例程sys_xyz()。

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3.???????? 為了將系統(tǒng)調(diào)用號與相應(yīng)的服務(wù)例程關(guān)聯(lián)起來，內(nèi)核利用一個系統(tǒng)調(diào)用分派表，該表存放在sys_call_table數(shù)組中，有NR_syscalls個表項，第n個表項包含系統(tǒng)調(diào)用號為n的服務(wù)例程的地址。

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4． 如何進入和退出系統(tǒng)調(diào)用？

本地應(yīng)用可以通過兩種方式調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用:

1.???????? 執(zhí)行int $0x80匯編語言指令（老版本linux中從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)的唯一方式）

2.???????? 執(zhí)行sysenter匯編語言指令，Intel Pentium II微處理器引入該指令，linux2.6內(nèi)核支持這條指令。

同樣，內(nèi)核可通過兩種方式從系統(tǒng)調(diào)用退出，使CPU切換回到用戶態(tài)：

1.???????? 執(zhí)行iret匯編語言指令

2.???????? 執(zhí)行sysexit匯編語言指令

對以上兩種方式涉及到匯編代碼，我也解釋不太清楚，更詳細的了解，請參考《深入理解linux內(nèi)核》。

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5． 系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)如何傳遞？

1.???????? 普通C函數(shù)的參數(shù)傳遞是通過把參數(shù)值寫入到活動的程序棧（用戶態(tài)或內(nèi)核態(tài)堆棧）實現(xiàn)的，而系統(tǒng)調(diào)用同時跨越內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)，同時操作兩個棧是很復(fù)雜的，而采用下面的方式（寄存器傳遞參數(shù)）將使得系統(tǒng)調(diào)用處理程序與其它異常處理程序的結(jié)構(gòu)類似。

2.???????? 在發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用之前，系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)被寫入到CPU的寄存器，然后在調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)例程之前，內(nèi)核再把存放在CPU中的參數(shù)拷貝到內(nèi)核態(tài)堆棧（系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程是普通的C函數(shù)）。

3.???????? 使用寄存器傳遞參數(shù)必須滿足：每個參數(shù)的長度不能超過寄存器的長度（容易解決，長度不夠，可以通過傳遞參數(shù)的地址解決），并且參數(shù)的個數(shù)不能超過6個（系統(tǒng)調(diào)用號除外），因為80x86處理器的寄存器的數(shù)量是有限的（用于存放調(diào)用號和調(diào)用參數(shù)的寄存器是eax、ebx、ecx、edx、esi、edi、ebp）。

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6． 如何保證系統(tǒng)調(diào)用的安全性？

內(nèi)核在滿足用戶的系統(tǒng)調(diào)用請求前，必須仔細的檢查所有的系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)，如write系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)fd，內(nèi)核需檢查fd是否對應(yīng)于一個打開的文件，該文件是否允許寫操作等，這些檢查操作依賴于系統(tǒng)調(diào)用本身，也依賴于特定的參數(shù)。但有一種檢查對所有的系統(tǒng)調(diào)用是通用的，只要參數(shù)指定的是地址，內(nèi)核必須檢查它是否屬于用戶地址空間，可通過檢查地址所在的線性區(qū)，或直接與PAGE_OFFSET對比等兩種方式實現(xiàn)（linux2.2開始實現(xiàn)第二種方式）。

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7． 內(nèi)核如何訪問用戶態(tài)數(shù)據(jù)？

系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程需要非常頻繁的讀寫進程地址空間的數(shù)據(jù)，Linux提供一組宏來實現(xiàn)這個目的（__開頭的宏不包含對線性地址的有效性檢查）。

get_user? __get_user?? 從用戶空間讀一個整數(shù)（1、2或4個字節(jié)）

put_user? __put_user?? 向用戶空間寫一個整數(shù)（1、2或4個字節(jié)）

copy_from_user __copy_from_user? 從用戶空間復(fù)制任意大小的塊

copy_to_user? __copy_to_user? 把任意大小的塊復(fù)制到用戶空間

strncpy_from_user ?__strncpy_from_user? 從用戶空間復(fù)制一個以null結(jié)束的字符串

strlen_user? strnlen_user? 返回用戶空間以null結(jié)束的字符串的長度

clear_user __clear_user 用0填充用戶空間的一個內(nèi)存區(qū)域

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8． 在內(nèi)核態(tài)能否調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用？

盡管系統(tǒng)調(diào)用主要由內(nèi)核態(tài)進程使用，但也可以被內(nèi)核線程調(diào)用，內(nèi)核線程不能使用庫函數(shù)。linux定義了7個從_syscall0到_syscall6的一組宏來封裝相應(yīng)例程，宏名中的數(shù)字0-6對應(yīng)著系統(tǒng)調(diào)用所用的參數(shù)個數(shù)（系統(tǒng)調(diào)用號除外）。每個宏需要2 + 2 * n個參數(shù)（n為系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)的個數(shù)），前兩個參數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用號返回值類型和名字；每一對附加參數(shù)指明相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)的類型和名字。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/yunnotes/archive/2013/04/19/3032426.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux系统调用FAQ的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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