操作系统总结（二）系统调用及系统结构

区分用户态和内核态

内核态可以访问任何数据，而用户态不能访问内核数据。当前指令为CS:IP用CS最低两位表示：0为内核态，3为用户态。在运行指令时会对权限进行检查。

如何进入内核态

使用中断指令INT（trap陷阱指令，linux为0x80）int指令将CS的cpl改变为0，进入内核态，这是用户态程序进入内核态的唯一方式。因此系统调用的具体过程实现如下：用户程序中包含int 0x80的代码，由os处理中断代码获取中断调用号，os根据编号执行相应的代码。

系统调用处理的过程

用户程序->system call 第i号程序->int 0x80 ->保护现场->取出现场调用号、查询入口地址、进入相应的地址->结束调用、恢复现场->返回用户态程序

系统调用的参数传递

• eax中存储系统调用号
• 最多直接传递3个参数：使用寄存器ebx、ecx、edx传递参数
• 传递参数的种类总结：
  
  • 直接用寄存器传参，最多3个参数
  • 指定内存块传参，可以用ebx、ecx、edx传递内存地址和参数数目
  • 使用系统堆栈，可以传递任意多个参数，此时寄存器可用可不用

API和system call区别

API是系统调用的接口，API是system call的封装，System Call更加底层，使用需要知道更多的细节，API使用更加方便，可移植性高

系统调用的类别

• 进程控制
  创建进程，进入可执行状态、唤醒进程、挂起进程、分配内存释放内存等。
• 文件管理
  创建、删除、读写、打开关闭、属性获取设置、重定位等。
• 设备管理
  请求、释放、读、写、重定位、属性获得、设置、连接与断开
• 信息维护
• 通信

系统结构

• 简单结构
  整个操作系统似乎是个单一的整体，不注重模块的划分和接口与功能层次。
• 模块化
  面向对象技术生成模块化的内核。使用动态加载模块，现代UNIX,Solaris,Linux, Mac os X
• 分层结构
  整个操作系统分为若干层，至底向上层层封装，优点是构造和调试的简单化。缺点：分层法主要困难是对层的详细定义，这是因为一层只能使用其下的较低层。封层结构效率低。
• 微内核结构
  将最基本的功能作为内核存在，主要包括最小的进程管理、内存管理和通信功能，其他功能作为系统程序或用户程序出现。