2021-2022-1 20212805 《Linux内核原理与分析》第五周作业

• 课本相关知识学习
• • 系统调用的三层机制
  • 内核态&用户态
  • 用户态和内核态的区分方法
  • 中断
• 实验
• • 实验准备
  • 使用库函数API的方式利用系统调用
  • 在C代码中嵌入汇编使用系统调用

API(应用程序编程接口)
中断向量（系统调用处理入口）
服务程序（系统调用内核处理系统）

计算机的硬件资源是有限的，为了减少有限资源的访问和使用冲突，CPU和操作系统必须提供一些机制对用户程序进行权限划分，Linux系统采用了Intel x86 CPU的0和3两个特权级别，分别对应内核态和用户态。当CPU的执行级别对应的是内核态时，代码可以执行特权指令，访问任意的物理内存。相应的，在用户态，代码能够掌控的范围会受到限制。

CS:EIP的指向范围(对于32位的X86机器)：
内核态下可以访问0x00000000~0xffffffff的地址空间，共4GB。
用户态下只能访问0x00000000~0xbfffffff的地址空间，不能访问从0xc0000000开始的地址空间。

一般来说，进入内核态是由中断触发的，系统调用是一种特殊的中断。

中断的类别
硬件中断：在用户态进程执行时，硬件中断信号到来，进入内核态，就会执行这个中断对应的中断服务例程。
软中断(trap的方式)：用户态程序执行的过程中，调用了一个系统调用，陷入了内核态。

在/LinuxKernel/linux-3.18.6/arch/x86/syscalls目录下查看syscall_32.tbl文件，获取系统调用号信息。选择write进行此次实验，其系统调用号为4，即0x4

通过man write 查看write系统调用相关信息，

函数定义：ssize_t write (int fd, const void * buf, size_t count);
函数说明：write()会把参数buf所指的内存写入count个字节到参数fd所指的文件内。
返回值：如果顺利write()会返回实际写入的字节数（len）。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入erro中。

编写writetest.c文件，通过write()返回输入的字符串：

#include
int main(){
	char *message = "Hello and write 20212805n";
	write(1,message,25);
	return 0;
}

unistd.h 是 C 和 C++ 程序设计语言中提供对 POSIX 操作系统 API 的访问功能的头文件的名称。

成功运行

修改writetest.c文件，嵌入汇编代码：

int main(){
	char *message = "hello 20209317n";
	int length= 15;
	int ret;
	asm volatile(
		"movl $0x4, %%eaxnt"     //write系统调用号为4
		"movl $0x1, %%ebxnt"     //文件描述符1：标准输出stdout
        	"movl %1, %%ecxnt"      //要输出的信息
        	"movl %2, %%edxnt"      //要输出的长度
        	"int $0x80nt"
        	"movl %%eax, %0nt"
        	:"=m"(ret)
        	:"c"(message),"d"(length)
                :
	);
}

结果如下图：