[发明专利]在Linux内核中实现仿Windows系统调用机制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机操作系统领域，尤其是一种在Linux内核中实现仿Windows系统调用机制的方法。

背景技术

操作系统相当于计算机的灵魂，任何计算机都离不开操作系统，同时也都受操作系统的限制，所有的应用软件都是基于某种特定操作系统的，都只能在这种特定的操作系统上运行，搬到别的操作系统上就不能运行。操作系统的核心称为“内核”，内核为应用软件提供特定的运行环境、并提供基本的操作能力，应用软件对这些基本操作能力的调用称为“系统调用”。尽管不同操作系统所提供的基本操作能力在总体上颇为相似，但每个操作系统内核所提供的系统调用及其集合却又都是独特的，不能混用。所以，凡是应用软件都是基于特定操作系统内核的，或者说都是与特定操作系统内核绑定的，Windows应用只能在Windows内核上运行，而Linux应用也只能在Linux内核上运行。

如果能让Windows应用软件直接在Linux操作系统即Linux内核上运行，那么用户就有可能摆脱对Windows操作系统的依赖、而改用Linux操作系统，这显然是很有意义的。然而要实现这个目标就必须解决让Linux内核支持Windows系统调用的问题。

解决这个问题的总的思路是：首先在Linux内核中实现Windows系统调用的机制；然后逐个将Windows的系统调用嫁接到与之对应的Linux系统调用上，再加以必要的修改，如果没有对应的Linux系统调用就在Linux内核中加以实现。所谓“系统调用的机制”，是指：

●应用软件在用户态怎样发起系统调用；

●程序流程怎样进入内核、即进入系统态；

●内核中与具体系统调用无关、为所有系统调用所共有的操作和活动；

●程序流程怎样进入具体的系统调用、即内核中用来实现具体系统调用的功能的函数；

●怎样返回到用户态。

可见，在Linux内核中实现Windows系统调用的机制，是要实现上述目标的第一个必要条件。而本发明所述的方法，其目的就在于解决系统调用机制的问题。

而本发明的内容和特点就是：提供一种在Linux内核中实现Windows系统调用机制的方法，使得让Linux内核支持Windows系统调用成为可能。

发明内容

在Linux中，系统调用是通过一条int指令启动的，这是一条“软件中断”指令，这是对中断机制的一种模拟，CPU执行这条指令时就好像发生了一次中断一样。为此，在int指令中必须带上一个“中断向量”、或者说“中断号”，在Linux中这个中断向量是0x80。在Windows中也是一样，但中断向量是0x2e。每当CPU执行int指令时，其运行状态就从“用户态”跳转到“系统态”，这就是所谓进入了内核。进入内核之后，CPU从用户态堆栈中读取“系统调用号”及有关参数，系统调用号用来表明具体的系统调用。但是，同样的系统调用号在不同操作系统中的意义是不同的，不能混淆。

要在Linux内核中增加一种系统调用机制，方法是很多的。例如，可以在Linux的中断机制中增添一种系统调用，比方说“windows_call”，再在那里展开成系统调用机制。又例如，在/proc下面可以增添一个特殊的文件系统节点“windows_call”，再在其驱动程序中展开成系统调用机制机制。当然，这样一来启动系统调用的方式就与Windows中不同了，但是按理说这样问题也不大，只是效率略为降低了一点，因为应用程序按理说都不会直接启动系统调用，而是按Windows API的规定转辗调用动态连接库Ntdll.dll，在这个DLL内部才发起系统调用。但是，有可能违反这个规定的恰恰是微软自己。据网上的讨论，微软有可能隐藏着几个系统调用不向第三方开放，而自己的某些应用软件却可以不经过Ntdll.dll，在应用软件的代码中直接通过“int 0x2e”指令加以调用。由于微软的软件都是不开源的“黑盒子”，此说既无法证实也无法否定。所以，为最大程度地维持兼容性，最好还是像Windows一样，实现基于“int 0x2e”指令的Windows系统调用机制。