系统调用

系统调用是用户进程和内核交互的接口，在用户空间进程和硬件设备之间添加一个中间层，系统调用为用户空间提供硬件的抽象接口，以及保证系统的稳定和安全，实现多任务和虚拟内存。

unix接口设计有一句格言“提供机制而不是策略”，系统调用就是提供机制，抽象出了用于完成某种确定目的的函数，至于怎么用这些函数（也就是策略）就不是内核该考虑的了。c库就是负责策略，提供了posix的绝大部分api。

一般情况下，系统调用返回0表示成功，负的返回值表示错误，c库会把错误码写入errno全局变量，perror()会打印出error错误的字符串，如以下程序会打印出Error: No such file or directory:

#include <stdio.h>

int main ()
{
    FILE *fp;

    fp = fopen("file_not_exist.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error"); // 会追加字符串 ": No such file or directory"
        return(-1);
    }
    fclose(fp);

    return(0);
}

系统调用声明为asmlinkage long sys_close(unsigned int fd)的形式，其中asmlinkage限定词是编译指令，通知编译器仅从栈中提取函数参数。每个系统调用对应一个独一无二的系统调用号，定义在include/uapi/asm-generic/unistd.h文件中，另外有些体系结构如x86还要在arch/x86/entry/syscalls/syscall_32.tbl和arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl文件中指定。如果一个系统调用被删除，这个系统调用号也不会回收，而是用以下函数取代:

SYSCALL_DEFINE0(ni_syscall)
{
        return -ENOSYS;
}

2 系统调用处理程序

出于系统安全性和稳定性的考虑，用户空间进程无法在内核地址空间上读写。应用程序需要以某种机制通知内核，让内核代表自己执行一个系统调用，这种机制是通过软件中断（又叫编程异常）来实现，触发异常让系统切换到内核态执行异常处理程序，也就是系统调用处理程序。x86体系结构触发系统调用的软件中断的中断号是0x80（10进制128），指令是int $0x80（或sysenter指令）。

3 增加一个系统调用

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <errno.h>

#ifndef __NR_openat_test
#define __NR_openat_test        463
#endif

int main()
{
        int res = syscall(__NR_openat_test, 55);
        printf("result: %d\n", res);

        return 0;
}

1 简介

2 系统调用处理程序

3 增加一个系统调用