19. System calls
유저 프로그램의 관점에서 보면, 운영체제는 수 많은 서비스를 제공하는 거대한 Servant와 같다. 유저 프로그램이 요청할때, 항상 응답할 수 있도록 기본적인 프로그램들이 운영체제에 존재하는데, 이것은 항상 Running(적어도 Ready) 상태이다. 운영체제는 리소스를 할당하기 위해서 Process라는 독립적인 요소가 필요하다. Process는 Running상태의 프로그램을 의미한다. 하나의 프로그램은 여러번 실행 될 수 있는데, 하나의 프로그램은 서로다른 Process의 형태로 실행된다.
이번장에서는 이러한 유저 프로그램과 운영체제의 상호작용에 대해 알아본다.
System calls
유저 프로세스는 운영체제와 System Call로 상호작용한다. 시스템 콜은 개념적으로는 함수를 호출하는것과 유사하지만 그보다는 정교하고 복잡하다.
ARM Linux 에서는 시스템콜을 사용하기 위해 swi 명령어를 사용한다. swi 는 software interrupt를 의미한다. 이 명령어는 24 bit의 Operand가 있지만 리눅스에서는 항상 0이다. 즉 시스템 콜을 사용하기 위해 항상 swi #0 으로 사용된다.
리눅스 시스템콜 호출 규약:
* register는 r7 사용
* 7개의 parameter를 전달 받을 수 있다. r0 ~ r6
* r0 로 값을 return 한다.
* AAPCS와 호환되지 않음에 유의
Hello world, the system call way
System call write 를 사용한다. write는 세가지 Parameter를 전달 받는다. 1. File descriptor 2. Data의 Pointer 3.
File Descriptor 는 파일을 구분하는 숫자이며 프로세스에게 할당한다. 프로세스는 다음의 세가지중 하나로 미리할당 하며 시작한다. standard inpu1 (0), standard output (1), standard error(2)
The “ea-C” way
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
Linux man page에 정의된 write system call의 함수 원형
write 시스템 콜 호출하는 코드: 기존 함수 호출방식과 동일
/* write_c.s */
.data
greeting: .asciz "Hello world\n"
after_greeting:
/* This is an assembler constant: the assembler will compute it. Needless to say
that this must evaluate to a constant value. In this case we are computing the
difference of addresses between the address after_greeting and greeting. In this
case it will be 13 */
.set size_of_greeting, after_greeting - greeting
.text
.globl main
main:
push {r4, lr}
/* Prepare the call to write */
mov r0, #1 /* First argument: 1 */
ldr r1, addr_of_greeting /* Second argument: &greeting */
mov r2, #size_of_greeting /* Third argument: sizeof(greeting) */
bl write /* write(1, greeting, sizeof(greeting));
mov r0, #0
pop {r4, lr}
bx lr
addr_of_greeting : .word greeting
bl write: 기존 함수 호출 방식과 동일. 직접 write함수를 호출했다.
The system call way
실제로 시스템콜은 어떻게 호출 하는가?
먼저 시스템콜 번호를 r7에 저장한뒤 parameter를 전할하여 swi를 호출한다.
write의 시스템콜 번호는 4인데 /usr/include/arm-linux-gnueabihf/asm/unistd.h 에 정의되어 있다.
/* write_sys.s */
.data
greeting: .asciz "Hello world\n"
after_greeting:
.set size_of_greeting, after_greeting - greeting
.text
.globl main
main:
push {r7, lr}
/* Prepare the system call */
mov r0, #1 /* r0 ← 1 */
ldr r1, addr_of_greeting /* r1 ← &greeting */
mov r2, #size_of_greeting /* r2 ← sizeof(greeting) */
mov r7, #4 /* select system call 'write' */
swi #0 /* perform the system call */
mov r0, #0
pop {r7, lr}
bx lr
addr_of_greeting : .word greeting
mov r7, #4swi #0
branching 명령으로 함수를 call하지않고swi명령 사용해서 호출함.
참고로 최근 ARM 문서에swi는 svc바뀌었다고 함. 그러나 여전히 swi사용 가능.
http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0204ik/Cihidabi.html