《Linux内核与分析》第四周

20135130王川东

一、用户态、内核态和中断处理过程

CPU的几种不同的执行级别：

高执行级别下,代码可以执行特权指令，访问任意的物理地址，这种执行级别对应内核态；

低级别执行状态下，代码的掌握范围会受到限制，只能在对应级别允许的范围内活动。

例：intel x86 CPU有四种不同的执行级别0-3，Linux只使用其中的0级和3级分别来表示内核态和用户态。

区分用户态和内核态：

cs寄存器的最低两位表明了当前代码的特权级别

CPU每条指令的读取都是通过cs：eip两个寄存器：cs：代码选择寄存器，eip：偏移量寄存器。

0xc0000000以上的地址空间只能在内核态下访问，

0x0000000-0xbfffffff的地址空间在二者状态下都可以访问（注：这里的地址空间是逻辑地址不是物理地址）

中断处理是从用户态进入内核态主要的方式

    系统调用只是一种特殊的中断

寄存器上下文

—从用户态切换到内核态时，

必须保存用户态的寄存器上下文，同时内核态的相应寄存器的相应的值

中断/int指令会在堆栈上保存一些寄存器的值。如：用户态栈顶地址、当前的状态字、当时的cs：eip的值。

中断发生和结束：

中断发生后第一件是保存现场（进行中断程序 保存 需要用到的寄存器的数据）

　中断处理结束前最后一件事是恢复现场（退出中断程序恢复保存寄存器的数据）

二、系统调用概述

　　意义：操作系统为用户态进程与硬件设备进行交互提供了一组接口——系统调用

API -：应用编程接口

与系统调用区别：

  API只是一个函数定义

 系统调用是通过软中断向内核发出一个明确的请求。

不是每一个API都对应一个系统调用：

　　API可能直接提供用户态服务。如一个数学函数
　　一个单独的API可能调用几个系统调用
　　不同的API可能调用了同一个系统调用

返回值： 大部分封装例程返回一个整数，含义依赖于相应的系统调用

 -1在大多数情况下表示内核不能满足进程的请求
 Libc中errno变量包含特定出错码传参：内核实现很多不同的系统调用，需要传递一个名为系统调用号的参数，使用eax寄存器传递实验：选用24号系统调用：getuid。代码如下：1、使用库函数API：2，嵌入汇编代码：