一、系統調用概述

1. 定義

   • 用戶空間訪問內核功能的唯一合法入口
   • 提供硬件抽象接口，保證系統穩定和安全

2. 與API區別

   特性	系統調用	API
   執行層級	內核態	用戶態
   實現方式	軟中斷(int 0x80)	函數庫
   性能開銷	較高	較低

二、系統調用實現機制

1. 處理流程

用戶程序 → libc包裝函數 → 觸發軟中斷 → 查找系統調用表 → 執行內核函數 → 返回結果

2. **關鍵數據結構**
- `sys_call_table`：系統調用表（x86架構）
- `struct pt_regs`：保存用戶態寄存器上下文3. **參數傳遞**
- x86：通過寄存器(ebx, ecx, edx等)
- ARM：R0-R6寄存器
- 參數數量限制：Linux通常≤6個## 三、添加新系統調用（示例）
1. **步驟**
1. 在內核源碼`include/linux/syscalls.h`添加聲明
2. 實現函數（添加`SYSCALL_DEFINEx`宏）
3. 更新系統調用表（架構相關文件）
4. 重新編譯內核2. **示例代碼**
```c
// 聲明
SYSCALL_DEFINE2(mycall, int, arg1, char __user *, arg2);// 實現
long sys_mycall(int arg1, char __user *arg2) {printk(KERN_INFO "My syscall called!\n");return 0;
}

四、性能優化技術

1. vdso機制

   • 將部分系統調用映射到用戶空間
   • 典型應用：gettimeofday()

2. 快速路徑優化

   • 減少上下文切換開銷
   • 示例：epoll使用就緒列表

五、常見問題排查

1. 錯誤代碼

   strace -T -tt -o trace.log ./myprogram
   

2. 性能分析工具

   • perf：perf trace -e raw_syscalls:*
   • ftrace：跟蹤系統調用路徑

六、安全注意事項

1. 參數檢查原則

   • 驗證用戶指針有效性（copy_from_user()）
   • 檢查權限（capable()函數）

2. 防御性編程

   • 防止TOCTOU競爭條件
   • 使用__user標記用戶空間指針

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