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深入剖析linux系統(tǒng)調(diào)用之原理
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Linux系統(tǒng)調(diào)用（System Calls）是指Linux內(nèi)核和用戶態(tài)應(yīng)用程序之間的接口，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和用戶態(tài)程序之間的通訊。它允許用戶態(tài)程序調(diào)用內(nèi)核的內(nèi)部函數(shù)來進(jìn)行操作系統(tǒng)的硬件（CPU，內(nèi)存，I/O設(shè)備等）， 并且允許用戶程序獲取和操作進(jìn)程的信息。下面，我們將深入剖析Linux系統(tǒng)調(diào)用的原理。
其中，Linux系統(tǒng)調(diào)用可以分為兩個(gè)基本部分：操作碼和參數(shù)。首先，通過將操作碼push到棧中，它將指示內(nèi)核執(zhí)行操作。接著，將參數(shù)push到棧中作為操作碼的參數(shù)。最后，使用syscall指令作為跳轉(zhuǎn)地址調(diào)用內(nèi)核，以執(zhí)行操作碼代表的操作。例如，當(dāng)執(zhí)行操作碼“3”時(shí)，將調(diào)用系統(tǒng)執(zhí)行中斷“0x80”，以便調(diào)用內(nèi)核模塊中的“read”系統(tǒng)調(diào)用，來讀取提供的參數(shù)。
另外，Linux內(nèi)核使用分頁機(jī)制和內(nèi)存管理來支持系統(tǒng)調(diào)用。Linux虛擬地址空間由3個(gè)部分組成：內(nèi)核數(shù)據(jù)段，內(nèi)核代碼段和用戶數(shù)據(jù)段。地址空間分頁機(jī)制將物理內(nèi)存映射到虛擬內(nèi)存，從而允許程序使用更大的內(nèi)存空間。例如，當(dāng)內(nèi)核需要執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程的信息，將首先通過請求分頁的特殊機(jī)制來將程序映射到物理內(nèi)存。
最后，Linux使用交換（swap）機(jī)制來優(yōu)化內(nèi)存使用，并將內(nèi)存中的信息與磁盤中的文件交換。 Linux內(nèi)核通過跟蹤內(nèi)存頁使用情況來實(shí)現(xiàn)這一功能，當(dāng)內(nèi)存中的某個(gè)內(nèi)存頁不再需要時(shí)，將其交換到磁盤中，以便釋放物理內(nèi)存來存儲(chǔ)新的數(shù)據(jù)。另一方面，當(dāng)Linux內(nèi)核需要引用某個(gè)內(nèi)存頁時(shí)，它會(huì)從磁盤中檢索它，并將其加載到物理內(nèi)存中，以便程序可以訪問它。
通過上述深入分析，我們可以看出Linux系統(tǒng)調(diào)用是一套非常復(fù)雜的機(jī)制，它主要由操作碼，參數(shù)，分頁機(jī)制和交換機(jī)制等一系列技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。充分利用這些技術(shù)，用戶可以安全，有效地使用操作系統(tǒng)服務(wù)并獲取期望的結(jié)果。
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