linux系统调用的来龙去脉(上)

1.前言

开始正题前先讲两个生活小案例来引出系统调用的意义。

案例一：图书馆

安居不用架高堂，书中自有黄金屋。娶妻莫恨无良媒，书中自有颜如玉。

图书馆是我喜欢去的一个地方，相信大家也都去过。在图书馆我们可以自由阅读任何书，广泛的汲取各种知识。正是由于所有人都可以自由的阅读任意书籍，所以经常就会出现书籍位置出现错乱，书籍页面出现损坏，甚至还会出现书籍遗失的情况。

2.如何保证系统安全性

操作系统提供给应用程序运行环境，让各种应用得以运行。在应用程序运行过程中有些操作是非常危险的，如果每个应用程序都能自由进行任何操作，就有可能带来如下各种问题：

1、多个应用程序直接去操作硬件外设，就会出现相互冲突，可能会出现需要应用程序A的读取数据，被应用程序B读取的情况。

2、多个应用程序被加载到内存，应用程序A占用了一个内存区域Z，应用程序B自己强制清空内存区域Z，那么就给应用程序A带来致命问题。

3、部分应用程序需要硬件中断让自己在合适的时机开始执行，如果其它应用程序把中断关掉，那么这些依靠中断触发的应用程序将再也得不到执行。

这就回答了第一个问题“专业人员的特权是什么”，“专业人员”可以使用处理的特权模式，这样“专业人员”就可以在处理器上进行任何操作。而应用程序则在用户模式下，只运行在处理器上进行部分操作。在ARM V7 体系架构种SVC模式是为“专业人员”提供的特权模式。

如何获取特权/strong>

硬件中断是在电平变化时引发中断操作，而软中断是通过一条具体指令SWI，当CPU执行到SWI指令时会触发中断，进入中断程序（中断模式是特权模式）。

以ARM V7 体系架构为例，软件中断指令（SVC）用于产生软中断，实现从用户模式变换到特权模式。

4.内核态

在计算机软件系统中包含一个名为操作系统的程序集合，在这个程序集合包括内核，设备驱动程序，启动引导程序，shell程序，文件管理工具等，其中最重要的程序称为内核（kernel）。计算机的软件系统的模式和能力由内核决定，内核为操作系统中的所有事物提供了主要的功能，同时决定了上层应用软件的很多特性。

5.系统调用

为了保证操作系统的安全性，比如创建进程或者硬件交互这种操作不能由应用程序去完成，而必须让操作系统内核来完成。但是应用程序就有比如创建进程或者硬件交互这种操作需求，如何满足应用程序的需求br> 系统调用提供了应用程序和操作系统之间的接口，应用程序通过系统调用实现其与操作系统的通信，并可取得操作系统的服务。

6.系统调用模型

由于linux系统调用比较复杂，因此我们先讲述系统调用的模型，然后再讲述linux的系统调用实现。
系统调用的本质是：应用程序请求操作系统内核完成某个功能。

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