复习---Linux系统调用

一、系统调用知识
系统调用，可以参考http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/10044343
####Linux内核在系统调用时是通过寄存器而不是通过堆栈传递参数的，显然能够通过寄存器传递的信息量并不大，所以传递的参数大多是指针，这样才能通过指针找到更大的数据块
####从内核中可以直接访问当前进程的用户空间，所使用的虚拟地址也与当前进程处于用户空间时的地址完全相同，但是，反过来就不可以了
####文件include/asm-i386./unstd.h上为每个系统调用定义了一个唯一的编号 ----》系统调用号
####系统调用跳转表sys_call_table[]是一个函数指针数组，跳转时以系统调用号为下标在数组中找到相应的函数指针。（entry.s）
####凡是内核不支持的系统调用号全部都指向sys_ni_syscall(),这个函数只是返回一个出错代码：-ENOSYS，表示该系统调用尚未实现
####系统调用的参数也是通过寄存器传给内核的，在x86系统上，系统调用的前5个参数放在ebx,ecx,edx,esi和edi中，如果参数多的话，还需要用个单独的寄存器存放指向所有参数在用户空间地址的指针。
####为Linux添加新的系统调用是件相对容易的事情，主要包括有4个步骤：编写系统调用服务例程；添加系统调用号；修改系统调用表；重新编译内核并测试新添加的系统调用。
Linux用户态到内核态之间的切换示意图（在X86下，系统调用由0x80号中断完成）



二、系统调用源码剖析
在Unistd.h (include\asm-i386)文件中，定义了288个系统调用号以及7个_syscall宏
####_syscall宏（7个）
_syscall0(type,name);
_syscall1(type,name,type1,arg1);
_syscall2(type,name,type1,arg1,type2,arg2); _syscall3(type,name,type1,arg1,type2,arg2,type3,arg3); _syscall4(type,name,type1,arg1,type2,arg2,type3,arg3,type4,arg4); _syscall5type,name,type1,arg1,type2,arg2,type3,arg3,type4,arg4,type5,arg5); _syscall6type,name,type1,arg1,type2,arg2,type3,arg3,type4,arg4,type5,arg5,type6,arg6);
其中，type表示所生成系统调用的返回值类型，name表示该系统调用的名称，typeN、argN分别表示第N个参数的类型和名称，它们的数目和_syscall后面的数字一样大。这些宏的作用是创建名为name的函数，_syscall后面跟的数字指明了该函数的参数的个数。
分析一个最简单的宏（没有任何参数的宏）
#define _syscall0(type,name) \
type name(void) \
{ \
long __res; \    
__asm__ volatile ("int $0x80" \      //80号中断
    : "=a" (__res) \      
   ///例如执行fork()，转到内核态以后执行完的结果会放入eax寄存器中，将eax的值存放在_res中
    : "0" (__NR_##name)); \      
   //例如执行fork(),匹配成_NR##fork宏，替换成fork()的系统调用号存放在eax中
__syscall_return(type,__res); \
}
关于进程创建的三个系统调用：
fork() 全部复制，父进程所有的资源全部通过数据结构的复制遗传给子进程
clone() 可以将资源有选择性的复制给子进程，而没有复制的数据结构则通过指针的复制让子进程共享
vfork() 创建线程，除PCB和系统空间堆栈以外的资源全都通过数据结构指针的复制遗传



系统函数pid_t fork(void); 调用内核中的 asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs);
regs指向通用寄存器的值，是在从用户态切换到内核态时被保存在内核堆栈中的。
asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)
{
  return do_fork(SIGCHLD, regs.esp, ®s, 0, NULL, NULL);
}
long do_fork(unsigned long clone_flags,
  unsigned long stack_start,
  struct pt_regs *regs,
  unsigned long stack_size,
  int __user *parent_tidptr,
  int __user *child_tidptr)
do_fork()中调用的一个至关重要的函数copy_process函数的分析：
1、调用dup_task_struct()为子进程创建一个内核栈、thread_info结构和task_struct，这些值与当前进程的值相同。此时子进程和父进程的描述符是完全相同的。
p = dup_task_struct(current)---->(struct task_struct *tsk---------->tsk = alloc_task_struct()从slab层分配了一个关于进程描述符的slab)
2、检查并确保新创建这个子进程后，当前用户所拥有的进程数目没有超出给它分配的资源的限制。
3、子进程着手使自己与父进程区别开来，为进程的task_struct、tss做个性化设置，进程描述符内的许多成员都要被清0或设置为初始值。那些不是继承而来的进程描述符成员，主要是统计信息。task_struct中的大多数数据都依然未被修改。
4、为子进程创建第一个页表，将进程0的页表项内容赋给这个页表。
copy_process()————>copy_fs()：为子进程复制父进程的页目录项
,_copy_fs_struct(current->fs)中current指针表示当前进程也就是父进程的
关于fork()系统调用，可以参考http://www.cnblogs.com/qiuheng/p/5752284.html