系统调用是应用程序(包含运行库)与操作系统内核的接口,它决定了应用程序如何与内核打交道。在现在的操作系统系统里,程序运行的时候,本身是没有权利访问系统的资源,由于系统有限的资源有可能被不同的应用程序同时访问,因此,如果不加以保护,各个应用程序的冲突在所难免。所以现代操作系统都尽可能的把冲突的资源保护起来,阻止程序直接访问。这些资源,包括文件、网络、IO、各种设备等。
先说明两个概念:中断和系统调用 一 系统调用: 是应用程序(运行库也是应用程序的一部分)与操作系统内核之间的接口,它决定了应用程序是如何和内核打交道的。 1, Linux系统调用:2.6.19版内核提供了319个系统调用。比如 exit fork read open close …… 2, 对Windows来说,操作系统提供给应用程序的接口不是系统调用,而是API。比如:ReadFile。我们暂时把API和系统调用等同起来 3, Linux中,每个系统调用对应一个系统调用号,内核维护了一个系统调
上节 从一个简单的汇编程序学习汇编程序的结构以及编译链接的过程中,打印hello world的汇编程序的详细解释为:
当谈到系统调用(system call)时,我们首先映入脑海的差不多就是软中断、内核态、用户态。开宗明义第一章,我想让大家先要重新认识一下『系统调用』这个词。
原创作品转载请注明出处https://github.com/mengning/linuxkernel/
系统调用是计算机程序在执行的过程中向操作系统内核申请服务的方法,这可能包含硬件相关的服务、新进程的创建和执行以及进程调度,对操作系统稍微有一些了解的人都知道 — 系统调用为用户程序提供了操作系统的接口[^1]。
系统调用 跟用户自定义函数一样也是一个函数,不同的是 系统调用 运行在内核态,而用户自定义函数运行在用户态。由于某些指令(如设置时钟、关闭/打开中断和I/O操作等)只能运行在内核态,所以操作系统必须提供一种能够进入内核态的方式,系统调用 就是这样的一种机制。
OS的正常工作依赖于存储程序原理、堆栈、中断三个部分。 linux内核从一个初始化上下文环境的函数开始执行,即start_kernel函数,创建多个进程或者fork(创建一个与原来进程几乎完全相同的进程)若干进程,我们为每个进程维护一个进程描述和以及进程间的关系PCB。 当中断发生的时候,如mykernel中就是时钟中断发生之后,接下来OS就会为各进程进行调度,利用Swich_to函数在调度队列中选取出一个适合的进程(系统会根据中断向量号来调用相应的中断异常程序)。由CPU和内核堆栈保存当前进程的各寄存器信息(CPU要做两件工作,一是将当前的eip和esp压入到当前进程的内核栈,二是将esp指向当前进程的内核栈,并将eip指向中断处理入口,进入到内核态。),将eip指向要调度的进程执行的代码区,开始执行。
Unix/Linux的体系架构 📷 如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。 用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源,内核必须为上层应用提供访问的接口:即系统调用。 系统调用是操作系统的最小功能单位,这些系统调用根据不同的应用场景可以进行扩展和裁剪,现在各种版本的Uni
一、系统调用概述 系统调用是受控的内核入口,借助于这一机制,进程可以请求内核以自己的名义去执行某些动作。Linux 内核以 C 语言语法 API 接口形式(头文件),提供有一系列服务供程序访问。可以通过 man 2 syscall 查看系统调用信息。 关于系统调用,需要注意以下几点: 1、系统调用将处理器从用户态切换到核心态,以便 CPU 访问受到保护的内核内存; 2、系统调用的组成是固定的,每个系统调用都由一个唯一的数字来标识; 3、每个系统调用可辅之以一套参数,对用户控件(进程虚拟地址控件)与内核空间之
内核空间——存放的是整个内核代码和所有内核模块,以及内核所维护的数据。 用户空间——用户程序的代码和数据。
一、 Unix/Linux的体系架构 如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应
如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源,内核必须为上层应用提供访问的接口:即系统调用。
ptrace 函数 : 在 C 标准库 中有一个 ptrace 函数 , 该函数是一个系统调用方法 , 可以监视进程执行 , 查看 / 更改 被监视进程的 内存 和 寄存器 情况 , 常用于断点调试 ;
http://static.cyblogs.com/3433091-63269eb8f87c2bb9.png
库函数:库函数是语言或应用程序的一部分,可以运行在用户空间中。 系统调用:又称广义指令,它是由操作系统向程序提供的程序接口,而非直接向用户提供,用户只能通过程序间接的使用这些接口。
本文对内核中断进行概括以及讲述中断的具体实现方法在内核是怎么做的,会结合内核源码中的一些 .s 文件和 .c 文件来具体分析一下内核在中断中的实现方式。
linux驱动程序一般工作在内核空间,但也可以工作在用户空间。下面我们将详细解析,什么是内核空间,什么是用户空间,以及如何判断他们。 Linux简化了分段机制,使得虚拟地址与线性地址总是一致,因此,Linux的虚拟地址空间也为0~4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF),供内核使用,称为“内核空间”。而将较低的3G字节(从虚拟地址 0x00000000到0xBFFFFFFF),供各个进程使用,称为“用户空间)。因为每个进程可以通过系统调用进入内核,因此,Linux内核由系统内的所有进程共享。于是,从具体进程的角度来看,每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。 Linux使用两级保护机制:0级供内核使用,3级供用户程序使用。从图中可以看出(这里无法表示图),每个进程有各自的私有用户空间(0~3G),这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。 内核空间中存放的是内核代码和数据,而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间,它们都处于虚拟空间中。 虽然内核空间占据了每个虚拟空间中的最高1GB字节,但映射到物理内存却总是从最低地址(0x00000000)开始。对内核空间来说,其地址映射是很简单的线性映射,0xC0000000就是物理地址与线性地址之间的位移量,在Linux代码中就叫做PAGE_OFFSET。 内核空间和用户空间之间如何进行通讯? 内核空间和用户空间一般通过系统调用进行通信。 如何判断一个驱动是用户模式驱动还是内核模式驱动? 判断的标准是什么? 用户空间模式的驱动一般通过系统调用来完成对硬件的访问,如通过系统调用将驱动的io空间映射到用户空间等。因此,主要的判断依据就是系统调用。 内核空间和用户空间上不同太多了,说不完,比如用户态的链表和内核链表不一样;用户态用printf,内核态用printk;用户态每个应用程序空间是虚拟的,相对独立的,内核态中却不是独立的,所以编程要非常小心。等等。 还有用户态和内核态程序通讯的方法很多,不单单是系统调用,实际上系统调用是个不好的选择,因为需要系统调用号,这个需要统一分配。 可以通过ioctl、sysfs、proc等来完成。
作为计算机科学的基础,操作系统扮演着计算机资源管理和调度的重要角色。它的主要职责包括管理硬件资源,提供程序运行环境,以及提供用户和系统之间的接口。要了解操作系统的工作原理,我们必须掌握其中的一些关键概念,其中包括“中断”和“系统调用”。
进程是通过fork系列的系统调用(fork、clone、vfork)来创建的,内核(或内核模块)也可以通过kernel_thread函数创建内核进程。这些创建子进程的函数本质上都完成了相同的功能——将调用进程复制一份,得到子进程。(可以通过选项参数来决定各种资源是共享、还是私有。)
linux的kernel内核外是系统调用,系统调用外是shell、库函数,而应用程序则在最外层
系统调用是内核和应用程序间的接口,应用程序要访问硬件设备和其他操作系统资源,必须通过系统调用来完成。
当用户态进程发起一个系统调用, CPU 将切换到 内核态 并开始执行一个 内核函数 。 内核函数负责响应应用程序的要求,例如操作文件、进行网络通讯或者申请内存资源等。
前面的几篇文章里讨论过了进程上下文切换和系统调用对系统性能的影响,我们今天再来看另外一个CPU吃货,那就是软中断。
永远阻塞的系统调用,被信号中断,导致其不继续等待,转而去执行signal_handler
进程就是一个程序运行起来的状态,线程是一个进程中的不同的执行路径。 进程是OS分配资源的基本单位,线程是执行调度的基本单位。分配资源最重要的是:独立的内存空间,线程调度执行(线程共享进程的内存空间,没有自己独立的内存空间)
vmstat是一个很全面的性能分析工具,可以观察到系统的进程状态、虚拟内存使用、磁盘的IO、中断、上下文切换、CPU使用等情况。在操作系统性能分析中,能100%理解vmstat输出的含义并灵活应用,是性能分析必备的基本能力。
后面几篇文章开始整理多路复用相关的知识,特别是epoll相关的原理介绍。本篇文章是第1篇文章,也是后续知识的基础,笔者觉得只有真正弄清楚了内核态和用户态,才能更好的理解后续的知识。
一. linux内核简介 1. linux简介 1.1 unix的特点 unix很简洁,仅提供几百个系统调用,并有非常明确的设计目的 unix所有东西都当作文件对待,这种抽象使对数据和设备都通过一套相同的系统调用接口进行 内核用C语言编写,移植能力很强 进程创建迅速,独特的fork调用 提供了简洁但是稳定的进程间通讯原语 1.2 unix和linux linux克隆unix,但不是unix linux借鉴了unix很多的设计,并且实现了 unix的api linux没有直接使用unix的源代码,但完整表达了
用户空间:指的就是用户可以操作和访问的空间,这个空间通常存放我们用户自己写的数据等。
所谓的系统调用,简单讲就是kernel提供给用户空间的一组统一的对设备和资源操作的接口, 用来user层和kernel交互, 完成相应的功能, 同时也对kernel层提供了一定的保护 用户空间通常不会直接使用系统调用, linux上的C库对所有的系统调用都作了封装, 调用系统调用,需要从用户态切换到内核态, 不同体系结构的系统陷入内核态的方法不同, C库封装了这层差异,这也是推荐直接使用C库的原因; 以x86为例, 使用C库来调用系统调用时, 会先通过int 0x80软中断,来跳转到相应的中断处理服务例程
Linux 的同步机制不断发展完善。从最初的原子操作,到后来的信号量,从大内核锁到今天的自旋锁。这些同步机制的发展伴随Linux从单处理器到对称多处理器的过渡;
版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。 https://blog.csdn.net/u014688145/article/details/50615579
https://www.cnblogs.com/poloyy/category/1806772.html
我们在使用电脑的时候,比如打开一个视频剪辑器,一个文本编辑器,可以认为它们都是一个进程。假如CPU是单核的,那么在同一时间只能运行一个进程,但是给我们的感觉是视频剪辑器和文本编辑器好像是同时运行的,也就是视频剪辑器在剪辑视频的时候,我们同时可以使用文本编辑器,这是怎么实现的呢?
黑客通过应用程序的漏洞(如Java、PHP、Apache、IE、Chrome、Adobe、office等)获得执行代码能力后,由于操作系统安全方面的设定,很多情况下都是在沙盒或者低权限进程中运行,许多操作都无法进行。要想做更多高权限的事情,黑客通常会使用工具来提权。
Linux操作系统概述 Q1.什么是GNU?Linux与GNU有什么关系? A: 1)GNU是GNU is Not Unix的递归缩写,是自由软件基金会(Free Software Foundation,FSF)的一个项目,该项目已经开发了许多高质量的编程工具,包括emacs编辑器、著名的GNU C和C++编译器(gcc和g++); 2)Linux的开发使用了许多GNU工具,Linux系统上用于实现POSIX.2标准的工具几乎都是由GNU项目开发的;Linux内核、GNU工具以及其它一些自由软件组成
L011Linux和androidNDK之socket出错情况的处理:Interrupted system call,Try again
内核态:cpu可以访问内存的所有数据,包括外围设备,例如硬盘,网卡,cpu也可以将自己从一个程序切换到另一个程序。
有这样一个场景,有两台服务器A,B。你在A服务器上写了一个程序,这个程序功能是将服务器A的数据拷贝到服务器B上。这个功能会经历下面几步。
当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时,我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码中执行。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时,则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时,此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。
《Linux入侵检测》系列文章目录: 1️⃣企业安全建设之HIDS-设计篇 2️⃣入侵检测技术建设及其在场景下的运用 3️⃣ATT&CK矩阵linux系统实践/命令监控 4️⃣Linux入侵检测之文件监控 5️⃣Linux入侵检测之syscall监控 6️⃣linux入侵检测之应急响应 0x01:Syscall简介 内核提供用户空间程序与内核空间进行交互的一套标准接口,这些接口让用户态程序能受限访问硬件设备,比如申请系统资源,操作设备读写,创建新进程等。用户空间发生请求,内核空间负责执行,这些接口便是用户空
我们都知道 Linux 是一个多任务操作系统,它支持的任务同时运行的数量远远大于 CPU 的数量。
我们都知道 Linux 是一个多任务操作系统,它支持的任务同时运行的数量远远大于 CPU 的数量。 当然,这些任务实际上并不是同时运行的(Single CPU),而是因为系统在短时间内将 CPU 轮流分配给任务,造成了多个任务同时运行的假象。 CPU 上下文(CPU Context) 在每个任务运行之前,CPU 需要知道在哪里加载和启动任务。这意味着系统需要提前帮助设置 CPU 寄存器和程序计数器。 CPU 寄存器是内置于 CPU 中的小型但速度极快的内存。程序计数器用于存储 CPU 正在执行的或下一条要
3G-4G大部分是共享的,是内核态的地址空间。这里存放整个内核的代码和所有的内核模块以及内核所维护的数据。
作者简介: 王建峰,对于技术方向(主要是嵌入式领域的OS方向的系统应用)感兴趣,最近在学习操作系统基础。同时也是某芯原厂的驱动工程师,主要是gpu领域的驱动软件。https://gitee.com/hinzer/blog 1 概念介绍 1.1 什么是操作系统? 1.2 如何理解中断机制? 1.3 如何理解系统定时? 1.4 如何理解进程控制? 1.5 如何理解内存管理? 1.6 如何理解堆栈概念? 1.7 内核在源码中的体现? 1.8 如何理解系统调用? 1.9 如何理解特权级? 2 流程分析 2.1 引导
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云