【linux/unix系统编程手册笔记】系统编程概念

【Linux/Unix系统编程手册笔记】系统编程概念

1.系统调用

系统调用:

  • 创建新进程
  • 执行I/O
  • 进程间通信创建管道等

明确如下几点:

  • 系统调用将处理器从用户态切换到核心态,以便CPU访问受到保护的内核内存。
  • 系统调用的组成是固定的,每个系统调用都由一个唯一的数字来标识。
  • 每个系统调用可以辅助以一套参数,对用户控件与内核空间之间传递的信息加以规范。

执行系统调用的步骤:(以系统调用中断处理例程为例)

  • 应用程序通过调用C语言函数库中的外壳(wrapper)函数,来发起系统调用
  • 通过堆栈,将参数传入外壳函数,但内核希望这些参数置入特定寄存器,因此,外壳函数会将上述参数复制到寄存器。
  • 外壳函数会将系统调用编号复制到一个特殊的CPU寄存器(%eax)中,以便内核区分每个系统调用。
  • 外壳函数执行一条中断机器指令(int 0x80),引发处理器从用户态切换到核心态,并执行系统中断0x80的中断矢量指向的代码。(较新的x86-32实现了sysenter指令,较传统的0x80中断指令,sysenter指令进入内核的速度更快)
  • 为响应中断0x80,内核会调用system_call()例程来处理这次中断,具体如下
    • 在内核栈中保存寄存器值(外壳函数传入的参数)
    • 审核系统调用编号的有效性
    • 在所有系统调用服务例程的列表(内核变量sys_call_table)进行索引,寻找对应的系统调用编号并调用服务例程,最后将结果状态返回给system_call()例程
    • 从内核栈中恢复各寄存器,并将系统调用返回值置于栈中
    • 返回至外壳函数,同时将处理器切换回用户态
  • 若系统调用服务例程的返回值表明调用有误,外壳函数会使用该值来设置全局变量errno

系统调用图示:


image

2.库函数

一个库函数是构成标准C语言函数库的总多库函数之一。一些库函数不会使用任何系统调用,还有一些库函数构建于系统调用层之上。

3.标准C语言函数库;GNU C语言函数库(glibc)

标准C语言函数库的实现随UNIX的实现而异,GNU C语言函数库是Linux上最常用的实现。

确定系统的glic版本

shell中,直接运行glibc共享库文件:

/lib/libc.so.6

处理来自系统调用和库函数的错误

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