System Call

System Call

Prerequisites

• CPU Instruction은 2가지 명령어 타입이 존재

  • 특권 명령 (privileged instruction)
  • 일반 명령

  이 중에서 특권 명령은 kernel mode 에서만 동작한다.

• CPU의 mode bit를 통해서, 현재 CPU가 커널 모드로 동작하는지 유저 모드로 동작하는지 알 수 있음

  • user process는 이러한 mode bit에 접근할 수 없음
  • 참고

• 일부 유저 프로세스에서는 특권 명령을 사용해야할 필요가 있음

  • 대부분의 경우 직접 시스템 콜을 이용하기 보다는, high-level의 API를 사용함. 간접적으로 API에서 System call을 호출하는 형식
    • e.g.)
    • printf() ➡️ API
    • write() ➡️ System Call

  이 경우에 Kernel Mode로 진입하기 위한 Interface로 System call이 존재한다.

System Call의 구조

System Call은 user application이 kernel mode의 특권 명령을 실행하기 위해서 반드시 직.간접적으로 거쳐야하는 interface이다.

위 diagram을 설명하자면 아래와 같다.

1. User Application의 상태를 저장
2. Interrupt Vector Table에서 Interrupt Service Routine의 주소를 찾는다.
3. Interrupt Service Routine(일종의 Interrupt Handler) 실행

Under the hood

System call 발생 시작 ~ Interrupt Vector Table 까지

Interrupt Service Routine 실행 ~ 이 후

• 일반적으로 인터럽트 처리 이후에 프로세스의 실행 흐름을 이어나가기 위하여 ISR에서는 아래와 같은 과정을 수행
  • 인터럽트 내부에서 또 다른 인터럽트 금지
  • 프로세스의 상태 저장 (SAVE ALL)
  • 인터럽트 처리
    • system call과 같이 parameter를 필요로 할 경우에는 아래와 같은 방법들로 넘길 수 있음
      1. 레지스터
      2. 메모리 블록 할당 이후, 시작 주소 레지스터에 넣어서 전달
      3. 스택 이용
  • 프로세스 상태 복구
  • 인터럽트 허용
• kernel space로 진입할 때, 자동으로 하드웨어적으로 mode bit 가 1(User mode)에서 0(kernel mode)로 전환되어 ISR 실행