5.系统接口——系统调用的实现

本文详细解析了系统调用的实现过程，从用户程序如何通过中断进入内核态，到系统调用号如何查找并执行相应的内核函数，如write系统调用的实现。介绍了Intel x86架构下的int 0x80中断处理，并概述了从用户态到内核态的权限转换机制。

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1.系统调用的直观实现

需求：内核地址100的位置，保存的字符：lizhijun，内核中提供一个方法whoami，whoami中打印字符，应用程序调用内核的 whoami 就可以将该字符串打印到屏幕上

// 用户程序
main()
{
    whoami();
}


//内核
whoami()
{
    printf(100,8);//100的地方开始存的 lizhijun
}

直观想法：用户程序和内核都保存在内存中，应用程序访问内核内存，取出字符串
现实： 用户程序不能直接访问内核数据，不能随意jmp到内核，用户程序访问内核数据，会造成问题，比如看到 root用户的密码并修改，看到别的用户的文档的内容
问题：用户程序不能直接访问内核，如何访问内核？

2.内核态（段），用户态（段）

这里写图片描述

如何做到不能随意jmp
由硬件设计决定的，硬件将内存分为多个区域，主要是两个区域：用户态和核心态，对应用户段和内核段，用了2个寄存器：CS 和 DS

DPL（Descriptor Privilege Level）：描述目标段的特权级，内核态 DPL = 0，每个段的DPL是固定的。当进程访问一个段时，需要进程特权级检查，一般要求DPL >= max {CPL, RPL}
CPL（Current Privilege Level）：当前执行的任务（进程）的特权级，存储在CS的低2位（两位表示0~3的四个等级），当程序转移到不同代码段时，处理器会改变CPL。
RPL（Request Privilege Level）：进程访问的段的请求权限，对于段选择子而言，每个段选择子有自己的RPL，它说明的是进程对段访问的请求权限，有点像函数参数。RPL可能会削弱CPL的作用，例如当前CPL=0的进程要访问一个数据段，它把段选择符中的RPL设为3，这样虽然它对该段仍然只有特权为3的访问权限。

只有当当前的特权级 >= 目标段的特权级，0：内核态，3：用户态，数字越小，权限越大。
只有 DPL >= CPL，访问才被允许

上边用户程序打印内核中的字符 “lizhijun” 的例子，内核中的 DPL = 0，用户程序的 CPL = 3，所以不能访问。
用户程序CPL = 3，只能访问 DPL=3 的目标段。