カーネルとシステムコール

 カーネルとシステムコール

以下動画に使ったスライドです。
https://www.youtube.com/watch?v=8YGNg38-6jM

842515eaf8fbb2dfcc75197e7797dc15?s=128

Satoru Takeuchi

May 31, 2020
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Transcript

  1. 5.

    カーネルが無いシステム1 • ハードウェアの上に直接アプリが1つ、以上! • すごく不便 ◦ 複数アプリ一気に動かしたいよね (例: アニメ見ながらドキュメント作成 ◦

    アプリがバグってたらシステムが死ぬ。文鎮になるかも? ◦ アプリ作るたびにハード叩かなきゃいけない 5 アプリ ハードウェア アクセス
  2. 6.

    カーネルが無いシステム2 • ハードウェアの上に直接アプリが複数、以上! • やっぱり不便! ◦ アプリがバグってたら依然システムが死ぬ ◦ アプリ作るたびに依然ハード叩かなきゃいけない ◦

    アプリの実行をどうやって切り替える? • 注意: 本来はメモリ保護も考えなきゃいけないけど今回は省略 ◦ 仮想記憶 6 アプリ ハードウェア アプリ アクセス
  3. 11.

    CPUモード • 大まかにいうと2種類( x86_64のring protection) ◦ カーネルモード: 全命令を実行できる ◦ ユーザモード:

    一部命令の実行が禁止されている ▪ 典型的にはハードウェアアクセスを禁止 ▪ 禁止された命令を使うとカーネルモードの特定処理が動く (後述) • いつどんなCPUモードになるか? ◦ カーネル実行中: カーネルモード ◦ アプリ実行中: ユーザモード アプリ ハードウェア カーネル ユーザモード カーネルモード アクセス可 アクセス不可
  4. 12.

    システムコール • アプリからカーネルへ処理を依頼する手段 1. アプリが所定のお作法で CPU命令を実行 2. CPUがユーザモードからカーネルモードに遷移 3. カーネル内の所定のコードが動く

    4. カーネルは依頼内容が正当ならば実行 5. CPUがカーネルモードからユーザモードに遷移 アプリ ハードウェア カーネル ユーザモード カーネルモード (1) (2) (3) (4) (5)
  5. 15.

    実験 • やること ◦ 端末への書き込み時に write()システムコールが発行されていることの確認 • 使うツール ◦ straceコマンド:

    プロセスのシステムコール発行履歴が見られる ▪ strace -o <ログファイル> <プログラム> [プログラムの引数...] ◦ 様々なプログラミング言語 (C,Python,Go)で書かれたhello worldプログラム • 期待する結果 ◦ 全プログラムについて、 write()で”hello <言語名>”を書き込んだ履歴が残っている 15