第一部分 笔记
内核态：高执行级别，代码可以执行特权指令，访问任意的物理内存，CPU的执行级别对应的就是内核态。
用户态：与内核态相对应的低级别指令，代码能够掌控的范围会受到限制。
Intel x86 CPU有四种不同的执行级别，分别是0,1,2,3其中数字越小，特权越高。Linux操作系统只采用了其中的0和3两个特权级别，分别对 应内核态和用户态.用户态和内核态很显著的区别方法就是CS：EIP的指向范围，内核态CS：EIP的值是任意的，即可以访问所有的地址空间。 用户态只能访问其中的一部分内存地址(0x00000000-0xbbbbbbbf),0xc0000000以上的地址只能在内核态下访问。
CS：代码段选择寄存器 EIP：偏移量寄存器。
中断：由中断触发进入内核态。硬件中断或是由调用系统调用（Trap）引起中断，陷入内核态。从用户态切换到内核态，将用户态寄存器的上下文保存起来，同时将内核态寄存器的值放入当前CPU中。
系统调用的特点：把用户从底层的硬件编程中解放出来；极大的提高了系统的安全性；使用户程序具有可移植性。
系统调用的库函数就是我们使用的操作系统提供的API，系统调用是通过软中断向内核发出中断请求，int指令的执行中触发断请求。
libc函数库内部定义的一些API内部就使用了系统调用的封装历程。每个系统调用对应一个系统调用的封装例程。
- User Mode表示用户态，Kernel Mode表示内核态。xyz()为API函数，触发int $0x80()的中断，对应system_call内核代码的起点，即中断向量0x80对应的中断服务程序入口，内部会有sys_xyz()系统调用处理函数，再ret_from_sys_call。
- 系统调用的3层机制：xyz()；system_call；sys_xyz()。
- 系统调用号：内核通过给每个系统调用一个编号来区分。将API函数xyz()和系统调用内核函数sys_xyz()关联起来。
- 用户进程必须指明需要哪一个系统调用，使用EAX寄存器传递一个名为系统调用号的参数。
- 统调用从用户态切换到内核态时使用的不同的堆栈，所以参数的传递无法通过参数压栈的方式进行传递。参数按照顺序赋值给EBX ECX EDX ESI EDI EBP 参数的个数不能超过6个寄存器。如果参数过多，就把寄存器作为指针指向内存，以传递更多的参数。
第二部分 实验
- 使用库函数API系统调用
#include<stdio.h>
#include<time.h>
int main()
{
time_t tt;
struct tm *t;
tt=time(NULL);
t=localtime(&tt);
printf("time:%d:%d:%d:%d:%d:%d:\n",t->tm_year+1900,t->tm_mon,t->tm_mda,t->tm_hour,t->tm_min,t->tm_sec);
return 0;
}
- 使用C代码中嵌入汇编代码系统调用
#include<stdio.h>
#include<time.h>
int main()
{
time_t tt;
struct tm *t;
asm volatile
(
"mov $0,%%ebx\n\t"//把EBX寄存器清0
"mov $0xd,%%eax\n\t"//eax用于传递系统调用号
"int $0x80\n\t"//触发系统调用陷入内核执行13好系统调用的内核处理函数
"mov %%eax,%0\n\t"//系统调用的返回值通过eax返回
:"=m"(tt)
);
t=localtime(&tt);
printf("time:%d:%d:%d:%d:%d:%d:\n",t->tm_year+1900,t->tm_mon,t->tm_mday,t->tm_hour,t->tm_min,t->tm_sec);
return 0;
}
使用两种方法实现触发系统调用-38
- 通用的触发系统调用函数syscall
#include<stdio.h>
#include<sys/syscall.h>
int main()
{
int ret;
char oldname[]="hello.c";
char newname[]="newhello.c";
ret=syscall(38,oldname,newname);
if (ret==0)
printf("Renamed successfully\n");
else
printf("Unable to renam the file\n");
return 0;
}
libc没有提供某个系统调用的封装，可以利用libc提供的syscall函数直接调用