你如何在C中进行系统调用中断？

Question

我从download.savannah.gnu.org/.../ProgrammingGroundUp-1-0-booksize.pdf学习 程序会中断内核，这就是事情的完成方式。我想知道的是你如何在C中做到这一点（如果可能的话）

Answer 1

没有与平台无关的方式（显然）！在x86平台上，系统调用通常通过将系统调用代码放在eax寄存器中，并在汇编器中触发int 80h来实现，这会导致切换到内核模式。然后内核根据它在eax中看到的内容执行相关代码。

Answer 2

用户进程通常通过调用system call中的Standard C Library包装函数来请求内核服务。您可以使用syscall(2)手动执行此操作。

Answer 3

用户程序与内核的交互将是特定于平台的，因此它通常发生在各种库例程的幕后。因此，只需调用printf，write，select或其他库例程，这些例程允许程序员编写代码而无需担心内核接口，设备驱动程序等的详细信息

它通常的工作方式是，当其中一个库例程需要内核代表它执行某些操作时，它执行一个低级系统调用，产生其对CPU的控制权内核。这是被中断的用户程序，而不是内核。

Answer 4

如果您正在使用glibc（如果您使用的是gcc和linux，则可能就是这样），那么unistd.h中就有一个可以使用的系统调用函数。它针对不同的体系结构和操作系统有不同的实现，但实现是在汇编中完成的（可以是内联汇编）。 syscall有一个手册页，所以：

 man syscall

会给你一些信息。

如果你只是好奇所有这些是如何工作的那么你应该知道近年来Linux在x86上已经发生了变化。最初中断0x80被Linux用作x86上的正常系统调用入口点。这种方法运行良好，但随着处理器获得更高级的流水线操作（在先前的指令完成之前启动指令），中断速度变慢（相对于常规代码的执行速度加快，尽管一些测试表明它已经减速超过那）。这样做的原因是，即使使用int指令触发中断，它的工作方式也与硬件触发的中断大致相同，这些中断会发生不可预测的情况，这会导致它们不能很好地处理指令的流水线操作（流水线工作）当代码路径可预测时更好。）

为了帮助这些新的x86处理器提供专门用于进行系统调用的指令，但Intel和AMD对此使用了不同的指令（分别为sysenter和syscall）。此外，英特尔systenter指令破坏了Linux在x86_32上用于将参数传递给内核的通用寄存器。这意味着程序必须知道要使用的3种可能的系统调用机制中的哪种，以及可能将参数传递给内核的不同方式。为了解决所有这些较新的内核，将一个特殊的内存页面映射到程序中（这个页面称为vsyscall，如果你cat /proc/self/maps，你会看到它的一个条目），它包含内核所具有的系统调用机制的代码。确定应该在系统上使用，并且较新版本的glib可以使用此页面中的代码实现其系统调用条目。

所有这一切的要点是，这并不像以前那么简单，但如果你只是在x86_32上玩，那么你应该能够使用int 80h指令，因为那样做在可以使用其他机制之一进行向后兼容的系统上受支持。

Answer 5

在C中，你并不直接这样做，但是当你使用最终调用系统调用的库函数时，你最终会间接地这样做。文件访问，网络访问等是典型的例子。

这些函数将最终“捕获”到内核，后者将处理请求。