系统调用

1.为何要有操作系统 　　现在的计算机由一个或多个处理器、内存、硬盘、鼠标、键盘等一系列的硬件组成，要是程序员掌握这些多有的细节，将花费很多的时间。为了提高效率，简化开发工作，就有了操作系统来管理这些复杂的硬件，应用程序通过调用操作系统提供的简单借口来达到使用硬件的功能。 2.操作系统的位置 　　 　　 操作系统位于计算机硬件与应用软件之间的位置。操作系统包括 操作系统的内核 （运行于内核态，管理硬件资源），以及 系统调用 （运行于用户态，用来为应用程序提供系统调用的接口）两部分组成。 3.操作系统的功能 　　 　　 ①为应用程序提供简单、方便的系统调用接口； 　　②管理应用程序对于硬件资源的请求，由竞态变为有序化。 4.操作系统的发展 　　 ① 第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片 　　　 特点： 没有操作系统的概念，所有的程序设计都是直接操控硬件 　　②第二代计算机（1955~1965）：晶体管和批处理系统 　　　　 特点： 人员有明确的分工，程序人员、操作员等；有了操作系统的概念，程序员把自己的程序统一 放到读卡机，然后由可以把多个程序一起读取到磁带中，然后一次性执行，并输出。（不能立马修改问题） 　　③第三代计算机（1965~1980）：集成电路芯片和多道程序设计 　　　　 特点： 多个联机终端+多道技术 　　④第四代计算机（1980~至今）：个人计算机 5

用户程序中的睡眠: sleep() usleep() nanosleep() sleep()和nanosleep()都是使进程睡眠一段时间后被唤醒，但是二者的实现完全不同。 Linux中并没有提供系统调用sleep()，sleep()是在库函数中实现的，它是通过调用alarm()来设定报警时间，调用sigsuspend()将进程挂起在信号SIGALARM上，sleep()只能精确到秒级上。 nanosleep()则是Linux中的系统调用，它是使用定时器来实现的，该调用使调用进程睡眠，并往定时器队列上加入一个timer_list型定时器，time_list结构里包括唤醒时间以及唤醒后执行的函数，通过nanosleep()加入的定时器的执行函数仅仅完成唤醒当前进程的功能。系统通过一定的机制定时检查这些队列（比如通过系统调用陷入核心后，从核心返回用户态前，要检查当前进程的时间片是否已经耗尽，如果是则调用schedule()函数重新调度，该函数中就会检查定时器队列，另外慢中断返回前也会做此检查），如果定时时间已超过，则执行定时器指定的函数唤醒调用进程。当然，由于系统时间片可能丢失，所以nanosleep()精度也不是很高。 alarm()也是通过定时器实现的，但是其精度只精确到秒级，另外，它设置的定时器执行函数是在指定时间向当前进程发送SIGALRM信号。 sleep被打断的例子应该是

时钟中断是操作系统最重要的中断，操作系统内核依靠时钟中断完成时间片计算和分配、定时等管理工作，是分时机制实现的基础。可以说如果没有时钟中断，操作系统将无法正常运行。时钟中断由专门的时钟芯片产生，比如PC机上的8253芯片。大多数的操作系统实现，时钟中断周期会维持在10ms到100ms之间，比如Windows操作系统，其时钟中断周期一般为10ms或者20ms。表面上看，似乎时钟中断周期越短，系统的实时性越好，因为进程或线程的运行时间片会被控制的越精确，优先级高的进程或线程会优先得到运行。但仔细分析起来，会发现实际并不是这么回事，时钟中断周期的大小与系统整体实时性关系并不十分紧密。 可用两个指标来衡量操作系统的实时性：一个是中断响应时间，即从外部中断发生，到得到操作系统处理之间的时间；另外一个是任务切入时间，即一个高优先级的线程运行所需的资源就绪，到得到调度所需的时间。时钟中断周期的大小，与这两个指标并无直接关联。 首先看中断响应时间，这个时间与硬件系统关联紧密。中断一般由外部设备引发，外部设备的控制电路连接到计算机的中断控制器上（比如PC的8259A芯片）。一旦外部设备发生中断，设备会通过一条中断引脚通知中断控制器，中断控制器根据输入引脚的状态（比如是否禁止引发中断）、输入引脚的优先级、连接到片上的其它中断引脚的情况，综合判断是否需要对该中断进行处理。如果判断结果为进一步处理

引言 在调用系统提供的( System call )或者自己实现的DLL文件(有导出函数)中的API时，我很好奇其中的机制，也就是：我们为什么能调用这些API? 另外，安全和效率总是矛盾的，那么CE如何保证这两者? 现在的CE是不是不堪一击，用户态进程无意的操作是否就能让系统Crash，或者几行 Shellcode 就能瓦解它的安全体系? 这个问题让我想起来前几天看到的新闻，关于Windows桌面操作系统和Mac系统安全性的比较，就像查理·米勒所说的： “Mac OS X就像是你生活在一所乡村里的，没有锁的房子，而Windows则是一间只有门闩的城市公寓。” 笔者尝试搞清楚其中的一些问题，欢迎交流，如发现文章错误或者欠妥的地方，请不吝赐教。 1.什么是系统调用? “In computing , a system call is the mechanism by which a program requests a service from an operating system's kernel .” 简单的说就是 系统内核提供给程序各种服务的一种方法 。与系统调用类似的还有异常、中断(参加 WindowsCE异常和中断服务程序初探 或者《Windows Internals》)。 “On Unix , Unix-like and other POSIX -compatible

吕松鸿 原创作品转载请注明出处 《Linux内核分析》MOOC课程 http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 一、预处理，编译，链接和目标文件格式 1.可执行程序是怎么得来的 c代码->预处理->汇编代码->汇编器->目标代码->链接成可执行文件->加载到内核执行 2.目标文件的格式ELF 符号修饰标准、变量内层布局、函数调用方式等这些跟可执行代码二进制兼容性相关的内容称为ABI（Application Binary Interface） 常见的ABI格式： 3.静态链接的ELF可执行文件和进程的地址空间 一般静态链接将会把所有代码放在同一个代码段。 动态连接的进程会有多个代码段。 二、可执行程序、共享库和动态链接 1.可执行程序的执行环境 命令行参数和shell环境，一般我们执行一个程序的Shell环境，我们的实验直接使用execve系统调用。 Shell本身不限制命令行参数的个数， 命令行参数的个数受限于命令自身。 shell会调用execve将命令行参数和环境参数传递给可执行程序的main函数。 命令行参数和环境串都放在用户态堆栈中。 2.装载时动态链接和运行时动态链接应用举例 动态链接分为可执行程序装载时动态链接和运行时动态链接 三、可执行程序的装载 1. sys_execve内核处理过程 （1）新的可执行程序起点

一.预处理,编译,链接和目标文件的格式 可执行程序是怎么得来的: 预处理负责把include的文件包含进来及宏替换等工作 可执行文件的创建——预处理、编译和链接: 目标文件的格式ELF:A.out-->COFF-->PE/ELF ABI&目标文件格式: 一个可重定位保存着代码和适当的数据,用于和其他的object文件一起来创建一个可执行文件或是一个共享文件(主要是.o文件) 一个可执行文件保存着一个用来执行的程序,该文件指出exec(BA_OS)如何来创建程序进程映像(主要是.so文件) 当创建或增加一个进程映像的时候,系统理论上将拷贝一个文件的段到一个虚拟的内存段 一般静态链接会将所有代码放在一个代码段,动态链接的进程会有多个代码段 二.可执行程序,共享库和动态链接 可执行程序的执行环境 命令行参数和shell环境，一般我们执行一个程序的Shell环境即execve系统调用。 $ ls -l /usr/bin 列出/usr/bin下的目录信息 Shell本身不限制命令行参数的个数， 命令行参数的个数受限于命令自身 例如，int main(int argc, char *argv[]) 又如， int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) Shell会调用execve将命令行参数和环境参数传递给可执行程序的main函数 int

一 1.X86计算机体系是冯-诺伊曼体系，包括现在很多智能设备。 2.计算机主要由CPU（运算器和控制器），存储设备，输入输出设备。 3.运算器提供运算能力，但是只是二进制运算 控制器是协调各部件 4.组件之间的连接 以及和存储的连接 是通过总线（bus） 5.总线分为 控制总线 数据总线和地址总线 6.CPU指令集 分为特权指令和普通指令 CPU物理上分为4个环，最中心的是环0，依次外为环1，环2，环3 特权指令就是在环0上，普通指令在环3上 只有操作系统才有权限调用特殊指令 7.从底层到高的语言分别是 机器语言----汇编语言----高级语言 8.为什么要有操作系统？ 生产厂商众多，所生产的硬件规格和接口也各自不同，而操作系统的作用就是将底层不统一的规格接口，向上统一成一个标准的规格和接口。 操作系统 Operating System 简写OS 9.编程层次： 硬件规格 系统调用 库调用 10.什么是程序运行？ 该程序占据了CPU一部分性能，然后逐条自上向下的运行代码 11.用户接口 图形用户接口 GUI 命令行接口 CLI 用户接口程序：用户通过这个程序，调用接口 接口格式 ABI 应用编程接口 API 12.CPU的架构类型：X86 X64 ARM M68000 POWER 13.操作系统有 Windows Linux Unix GNU组织发起 软件自由运动 GNU

来源： https://www.cnblogs.com/SlowIsFast/p/12556676.html

1 抛弃旧文化，迎接Linux命令新文化 Linux第一步，从Windows思维，切换到Linux的“命令行+文件”模式 在Linux中，做什么都有相应命令。一般就在bin或者sbin目录下，数量繁多。如果你事先不知道该用哪个命令，很难通过枚举的方式找到。因此，在这样没有统一入口的情况下，就需要你对最基本的命令有所掌握。 一旦找到某个命令行，替代输入框的是各种各样的启动参数。 这些参数怎么填， 一般可以通过 -h 查看help，就能找到相应的配置项 还可以通过man命令，查看文档 无论是什么命令行工具，最终的配置一般会落到一个文件上，只要找到了那个文件，文件中会有注释，也可以挨个儿看下去，基本就知道如何配置了。 攻克了第一个困难了。这个时候，你能看到一些很美丽的风景，例如一些很有技巧的命令sed和awk、很神奇的正则表达式、灵活的管道和grep、强大的bash。你可以自动化地做一些事情了，例如处理一些数据，会比你使用Excel要又快又准，关键是不用框框点点，在后台就能完成一系列操作。在处理数据的同时，你还可以干别的事情，半夜处理数据，第二天早上发个邮件报告，这都是Excel很难做到的事情。 2 通过系统调用或者glibc，掌握程序设计 命令行工具也是程序，只不过是别人写的程序。从用别人写的程序，到自己能够写程序，通过程序来操作Linux，这是第二个要攻克的困难。

浅谈Linux进程模型 https://blog.lecury.cn/2019/04/04/浅谈Linux进程模型/ 写在前面 进程基础 进程概念 进程描述符 进程创建 上下文切换 init进程 进程应用 进程间通信 信号处理 后台进程与守护进程 浅谈nginx多进程模型 常用工具介绍 ps: 查看进程属性 lsof: 查看打开的文件情况 netstat: 查看网络连接情况 strace: 查看系统调用情况 进程基础 基础概念 进程是操作系统的基本概念之一，它是操作系统分配资源的基本单位，也是程序执行过程的实体。程序是代码和数据的集合，本身是一个静态的概念，而进程是程序的一次执行的实体，是一个动态的概念。 那在Linux操作系统中，是如何描述一个进程的呢？ 进程描述符 为了管理进程，内核需要对每个进程的属性和所需要做的事情，进行清楚的描述，这个就是进程描述符的作用，Linux中的进程描述符由 task_struct 标识。 task_struct 的数据结构是相当复杂的，不仅包含了很进程属性的字段，而且也包括了指向其他数据结构的指针。大致结构如下： state: 描述进程状态 thread_info: 进程的基本信息 mm: mm_struct 指向内存区描述符的指针 tty: tty_struct 终端相关的描述符 fs: fs_struct 当前目录 files: files