glibc 對系統調用的封裝
在用戶態進程裏面調用 open 函數
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode)
64 位系統調用過程：
x86_64 下的 sysdep.h 文件
/* The Linux/x86-64 kernel expects the system call parameters in
registers according to the following table:
syscall number rax
arg 1 rdi
arg 2 rsi
arg 3 rdx
arg 4 r10
arg 5 r8
arg 6 r9
......
*/
#define DO_CALL(syscall_name, args) \
lea SYS_ify (syscall_name), %rax; \
syscall
將系統調用名稱轉換爲系統調用號，放到寄存器 rax。這裏是真正進行調用，不是用中斷了，而是改用 syscall 指令了。並且，通過註釋我們也可以知道，傳遞參數的寄存器也變了。
syscall 指令還使用了一種特殊的寄存器，我們叫特殊模塊寄存器（Model Specific Registers，簡稱 MSR）。這種寄存器是 CPU 爲了完成某些特殊控制功能爲目的的寄存器，其中就有系統調用。
在系統初始化的時候，trap_init 除了初始化上面的中斷模式，這裏面還會調用 cpu_init->syscall_init。這裏面有這樣的代碼：
wrmsrl(MSR_LSTAR, (unsigned long)entry_SYSCALL_64);
rdmsr 和 wrmsr 是用來讀寫特殊模塊寄存器的。MSR_LSTAR 就是這樣一個特殊的寄存器，當 syscall 指令調用的時候，會從這個寄存器裏面拿出函數地址來調用，也就是調用 entry_SYSCALL_64。
在 arch/x86/entry/entry_64.S 中定義了 entry_SYSCALL_64
ENTRY(entry_SYSCALL_64)
/* Construct struct pt_regs on stack */
pushq $__USER_DS /* pt_regs->ss */
pushq PER_CPU_VAR(rsp_scratch) /* pt_regs->sp */
pushq %r11 /* pt_regs->flags */
pushq $__USER_CS /* pt_regs->cs */
pushq %rcx /* pt_regs->ip */
pushq %rax /* pt_regs->orig_ax */
pushq %rdi /* pt_regs->di */
pushq %rsi /* pt_regs->si */
pushq %rdx /* pt_regs->dx */
pushq %rcx /* pt_regs->cx */
pushq $-ENOSYS /* pt_regs->ax */
pushq %r8 /* pt_regs->r8 */
pushq %r9 /* pt_regs->r9 */
pushq %r10 /* pt_regs->r10 */
pushq %r11 /* pt_regs->r11 */
sub $(6*8), %rsp /* pt_regs->bp, bx, r12-15 not saved */
movq PER_CPU_VAR(current_task), %r11
testl $_TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY|_TIF_ALLWORK_MASK, TASK_TI_flags(%r11)
jnz entry_SYSCALL64_slow_path
......
entry_SYSCALL64_slow_path:
/* IRQs are off. */
SAVE_EXTRA_REGS
movq %rsp, %rdi
call do_syscall_64 /* returns with IRQs disabled */
return_from_SYSCALL_64:
RESTORE_EXTRA_REGS
TRACE_IRQS_IRETQ
movq RCX(%rsp), %rcx
movq RIP(%rsp), %r11
movq R11(%rsp), %r11
......
syscall_return_via_sysret:
/* rcx and r11 are already restored (see code above) */
RESTORE_C_REGS_EXCEPT_RCX_R11
movq RSP(%rsp), %rsp
USERGS_SYSRET64
這裏先保存了很多寄存器到 pt_regs 結構裏面，例如用戶態的代碼段、數據段、保存參數的寄存器，然後調用 entry_SYSCALL64_slow_pat->do_syscall_64。
__visible void do_syscall_64(struct pt_regs *regs)
{
struct thread_info *ti = current_thread_info();
unsigned long nr = regs->orig_ax;
......
if (likely((nr & __SYSCALL_MASK) < NR_syscalls)) {
regs->ax = sys_call_table[nr & __SYSCALL_MASK](
regs->di, regs->si, regs->dx,
regs->r10, regs->r8, regs->r9);
}
syscall_return_slowpath(regs);
}
在 do_syscall_64 裏面，從 rax 裏面拿出系統調用號，然後根據系統調用號，在系統調用表 sys_call_table 中找到相應的函數進行調用，並將寄存器中保存的參數取出來，作爲函數參數。
系統調用表
64 位的系統調用定義在文件 arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl 裏。例如 open 是這樣定義的：
2 common open sys_open
第一列的數字是系統調用號。
第三列是系統調用的名字。
第四列是系統調用在內核的實現函數。
系統調用在內核中的實現函數要有一個聲明。聲明往往在 include/linux/syscalls.h 文件中。例如 sys_open 是這樣聲明的：
asmlinkage long sys_open(const char __user *filename,
int flags, umode_t mode);
真正的實現這個系統調用，一般在一個.c 文件裏面，例如 sys_open 的實現在 fs/open.c 裏面，
SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
{
if (force_o_largefile())
flags |= O_LARGEFILE;
return do_sys_open(AT_FDCWD, filename, flags, mode);
}
SYSCALL_DEFINE3 是一個宏系統調用最多六個參數，根據參數的數目選擇宏。具體是這樣定義的：
#define SYSCALL_DEFINE1(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(1, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE2(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(2, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE3(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(3, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE4(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(4, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE5(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(5, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE6(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(6, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...) \
SYSCALL_METADATA(sname, x, __VA_ARGS__) \
__SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)
#define __PROTECT(...) asmlinkage_protect(__VA_ARGS__)
#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...) \
asmlinkage long sys##name(__MAP(x,__SC_DECL,__VA_ARGS__)) \
__attribute__((alias(__stringify(SyS##name)))); \
static inline long SYSC##name(__MAP(x,__SC_DECL,__VA_ARGS__)); \
asmlinkage long SyS##name(__MAP(x,__SC_LONG,__VA_ARGS__)); \
asmlinkage long SyS##name(__MAP(x,__SC_LONG,__VA_ARGS__)) \
{ \
long ret = SYSC##name(__MAP(x,__SC_CAST,__VA_ARGS__)); \
__MAP(x,__SC_TEST,__VA_ARGS__); \
__PROTECT(x, ret,__MAP(x,__SC_ARGS,__VA_ARGS__)); \
return ret; \
} \
static inline long SYSC##name(__MAP(x,__SC_DECL,__VA_ARGS__)
接下來，在編譯的過程中，需要根據 syscall_64.tbl 生成 unistd_64.h。生成方式在 arch/x86/entry/syscalls/Makefile 中。
這裏面會使用兩個腳本，其中第一個腳本 arch/x86/entry/syscalls/syscallhdr.sh，會在文件中生成 #define __NR_open；
第二個腳本 arch/x86/entry/syscalls/syscalltbl.sh，會在文件中生成 __SYSCALL(__NR_open, sys_open)。
這樣，unistd_64.h 是對應的系統調用號和系統調用實現函數之間的對應關係。
在文件 arch/x86/entry/syscall_64.c，定義了這樣一個表，裏面 include 了這個頭文件，這樣所有的 sys_ 系統調用就都在這個表裏面了
/* System call table for x86-64. */
asmlinkage const sys_call_ptr_t sys_call_table[__NR_syscall_max+1] = {
/*
* Smells like a compiler bug -- it doesn't work
* when the & below is removed.
*/
[0 ... __NR_syscall_max] = &sys_ni_syscall,
#include <asm/syscalls_64.h>
};
