Linux 系统调用实现20

系统调用是应用程序与内核通信的机制。在 Linux 操作系统中，系统调用通过中断机制来实现。

当应用程序执行系统调用时，会发生以下步骤：

应用程序陷入内核模式，触发一个异常（称为系统调用中断）。内核处理中断并确定调用哪个系统调用。内核执行系统调用。内核将结果返回给应用程序，应用程序恢复用户模式。

Linux 系统调用由以下组件实现：

* 系统调用表 (sys_call_table)：一个索引数组，每个索引对应一个系统调用。* 中断处理程序：一个处理系统调用中断的内核例程。* 系统调用处理函数：为每个系统调用定义的特定函数。

系统调用表存储在内核中，由 sys_call_table 符号表示。它是一个数组，每个元素指向一个系统调用处理函数。

中断处理程序是内核例程，响应系统调用中断。它从中断向量中检索系统调用号，并使用它索引系统调用表以获取适当的处理函数指针。

系统调用处理函数是专门为每个系统调用定义的内核函数。它们执行系统调用的实际工作，并根据需要与硬件交互。

应用程序通过寄存器向内核传递系统调用参数。对于大多数系统调用，前六个参数通过以下寄存器传递：

| 寄存器 | 目的 ||---|---|| rax | 系统调用号 || rdi | 第一个参数 || rsi | 第二个参数 || rdx | 第三个参数 || r10 | 第四个参数 || r8 | 第五个参数 |

如果需要更多参数，则它们通过堆栈传递。内核通过使用 get_user() 和 put_user() 函数从用户空间访问这些参数。

系统调用通常通过以下方式返回结果：

* 通过 rax 寄存器返回整数结果。* 通过用户空间缓冲区返回指针。* 根据系统调用结果设置 errno 全局变量。

Linux 系统调用已经针对性能进行了优化，包括以下技术：

* 缓存的系统调用表：内核缓存最近访问的系统调用表条目，以提高查找速度。* 内联系统调用：对于某些常用的系统调用，内核将它们内联到应用程序代码中，以减少中断开销。* 系统调用追踪：内核可以跟踪系统调用的执行，以识别和优化瓶颈。

Linux 系统调用是应用程序与内核通信的关键机制。它们通过中断机制实现，并且由系统调用表、中断处理程序和系统调用处理函数组成。Linux 系统调用经过优化，以实现高效和高性能的操作。

2024-10-27

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