• 操作系统的接口以及实现
  • 接口
    • 接口的定义
  • 系统调用的实现
    • 直观实现
    • 内核（用户）态，内核（用户）段
    • 系统调用的核心 int 0x80

操作系统的接口以及实现

接口

接口的定义

对于用户而言，使用计算机的方式有三种：

1.命令行：linux中常用这种方式

2.图形按钮：通过鼠标点击操作实现操控，例如windows

3.应用程序

这三种方式实质上都是通过操作系统来操控计算机硬件。而操作系统为应用提供了一些重要函数，连接了应用软件和操作系统，表现为函数调用，又因由系统提供，所以称为系统调用(system_call)。

操作系统接口也具有连接两个东西、屏蔽细节、方便用户使用的特点。它连接上层应用软件和底层硬件，屏蔽细节，用户直接通过程序(应用软件)使用计算机，方便用户使用。操作系统的接口其实就是一个个函数，知道它的功能然后直接调用就行，而不用管它内核里面是怎么实现的，因为这个函数是系统调用的，所以也称为系统调用。比如：write()、read()等等

总之，什么是操作系统接口？->系统调用

系统调用的实现

直观实现

反正所想要打印的代码与系统代码都在内存里，直接跳转，直接调用不可以吗？
答：肯定是不能的。
不能随意的调用内核的数据；不能随意的jmp。如果能的话，操作系统内的很多重要的东西，比如root用户的密码，就不安全了。

计算机硬件系统并不允许我们在内存中通过jmp等跳转指令直接调用操作系统内核提供的函数，因为这样有可能会导致敏感信息的泄露

为了确保系统的安全性，计算机硬件为我们设计了内核态和用户态的模式，内核态可以访问用户态的信息，但用户态不能访问内核态。

内核（用户）态，内核（用户）段

将内核程序和用户程序隔离！！
区分内核态和用户态：一种处理器“硬件设计”

用户程序的CPL（Current Privilege Level）初始化结果是3，而操作系统内核里函数的DPL（Descriptor Privilege Level）是0，所以用户对内核的访问权限不够。

CPL寄存器表示当前程序执行在什么态，0表示内核态，3表示用户态；
DPL寄存器表示即将访问的数据在什么段，同样0表示内核段，3表示用户段。

每次访问数据的时候检查两个寄存器的大小关系，若DPL≥CPL，则可以访问，反之，则不能访问

把内存分为了操作系统内核段和用户程序用户段，把在内核段执行的代码和数据称为处于内核态，把在用户段执行的代码和数据称为处于用户态，将内核程序和用户程序隔离。所以：
内核态：处于内核态可以访问用户段和内核段的数据
用户态：处于用户态只能访问用户段的数据而不能访问内核段的数据

为了实现系统调用，操作系统为我们提供了用户程序调用内核函数的唯一方法：中断指令int。当程序执行到int指令时，int指令会将CS中的CPL修改为0，当访问内核结束之后，又将CPL重置为3继续执行用户程序。

系统调用的核心 int 0x80

（1）用户程序中包含一段包含int指令的代码 由谁做?库函数
（2）操作系统写中断处理函数，获取想调程序的编号
（3）操作系统根据编号执行相应代码