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11. Introduction au Noyau Linux

Bien que les fonctionnalités décrites plus haut sont codées dans le noyau, quelques outils sont nécessaires en espace utilisateur (userspace) pour les activer et les controler.

Ces outils en userspace communiquent généralement avec le noyau via des appels système (syscalls).

Le chapitre qui suit décrit les liens entre espace kernel et espace utilisateur, comment les appels système, méthode simple pour communiquer entre les processus et le noyau, fonctionnent.

11.0. Espace Noyau et Espace Utilisateur

Sous Linux et les systèmes d'exploitation similaires, l'espace noyau et l'espace utilisateur sont séparés, et l'espace d'adressage est divisé en deux parties. Dans L'espace noyau réside le code noyau, alors que les programmes utilisateur vivent dans l'espace utilisateur. Bien entendu, un programme ne peut écrire dans la mémoire noyau, ni dans la mémoire d'un autre processus.

Malheureusement, c'est aussi le cas pour le code du noyau. Le code kernel n'a pas le droit d'écrire dans l'espace utilisateur. Qu'est-ce que cela signifie ? Lorsqu'un driver de périphérique a besoin d'écrire ses octets destinés à un programme dans l'espace utilisateur, il ne peut pas le faire directement, mais doit passer par des fonctions noyau spécifiques à la place. De même, lorsque des paramètres sont passés au noyau par référence à une fonction kernel, la fonction kernel ne peut pas lire les paramètres directement. Elle doit utiliser d'autres fonctions noyau pour lire chaque octet des paramètres.

Bien entendu, il existe des fonctions écrites tout spécialement pour les transfer depuis et vers l'espace utilisateur.

  copy_to_user(void *to, const void *from, long n);
  copy_from_user(void *to, const void *from, long n);

get_user() and put_user() Prendre ou placer l'octet, le mot, ou l'entier long depuis l'espace utilisateur ou vers celui-ci. C'est une macro, et elle se fie au type de ses arguments pour evaluer le nombre d'octets à transférer.

11.1. Appels système Linux (Syscalls)

La plupart des appels libc s'appuient sur les appels système, la plus petite forme de fonction qu'un programme peut appeler.

Ces appels système sont implémentés dans le noyau lui-même, ou dans des modules, parties de code noyau chargeables dynamiquement.

Linux system calls are implemented through a multiplexor called with a given maskable interrupt. In Linux, this interrupt is int 0x80. When the 'int 0x80' instruction is executed, control is given to the kernel (or, more accurately, to the _system_call() function), and the actual demultiplexing process occurs.

How does _system_call() work ?

First, all registers are saved and the content of the %eax register is checked against the global system calls table, which enumerates all system calls and their addresses.

This table can be accessed with the extern void *sys_call_table[] variable. A given number and memory address in this table corresponds to each system call.

System call numbers can be found in /usr/include/sys/syscall.h.

They are of the form SYS_systemcallname. If the system call is not implemented, the corresponding cell in the sys_call_table is 0, and an error is returned.

Otherwise, the system call actually exists and the corresponding entry in the table is the memory address of the system call code.

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