4. int 0x80 软中断入口：传统32位系统调用入口

在 x86 32 位架构中，int 0x80 是用户态程序发起系统调用的传统软件中断指令。当 CPU 执行 int 0x80 时，会触发中断向量 0x80 对应的中断处理程序，该处理程序在 Linux 内核中由 entry_INT80_32 函数实现。本节将深入分析中断向量 0x80 的注册机制、entry_INT80_32 函数的入口流程，以及从用户态切换到内核态的关键步骤。

4.1 中断向量 0x80 的注册

Linux 内核在初始化阶段，通过 trap_init() 函数将系统调用入口函数注册到中断描述符表（IDT）的第 0x80 号向量上。这一过程确保了当用户态程序执行 int 0x80 时，CPU 能够正确跳转到内核预置的处理程序。

注册过程的核心步骤：

1. 定义中断向量号： 宏 IA32_SYSCALL_VECTOR 定义为 0x80。
2. 设置门描述符： 使用 set_system_intr_gate 在 IDT 中写入一个陷阱门（trap gate），特权级 DPL 设置为 3，允许用户态程序触发。
3. 关联入口函数： 门描述符的段选择子指向内核代码段，偏移量指向 entry_INT80_32 函数的起始地址。

4.2 entry_INT80_32 函数入口流程

entry_INT80_32 是用汇编语言编写的入口函数，位于 arch/x86/entry/entry_32.S 文件中。它负责完成从用户态到内核态的完整上下文切换，并将控制权移交给系统调用分发函数 do_int80_syscall_32。

4.2.1 入口函数核心步骤

1. 保存用户态寄存器： 将用户态的通用寄存器（eax, ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp）、段寄存器（ds, es, fs）以及返回地址压入内核栈。
2. 切换内核栈： 从 TSS（任务状态段）中加载内核栈指针（ss0:esp0），完成栈的切换。
3. 设置内核段寄存器： 将 ds, es, fs 设置为内核数据段选择子。
4. 获取系统调用号： 从保存的 eax 寄存器中提取系统调用号。
5. 参数传递： 将 ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp 作为前 6 个参数传递给后续的 C 函数。
6. 调用 do_int80_syscall_32： 执行系统调用表查找和具体函数调用。

4.2.2 入口汇编代码片段

ENTRY(entry_INT80_32)
    /* 保存用户态寄存器到内核栈 */
    pushl   %eax            /* 系统调用号 */
    pushl   %ecx            /* 参数 2 */
    pushl   %edx            /* 参数 3 */
    pushl   %ebx            /* 参数 1 */
    pushl   %ebp            /* 参数 6 */
    pushl   %esi            /* 参数 5 */
    pushl   %edi            /* 参数 4 */

    /* 切换段寄存器 */
    movl    $(__KERNEL_DS), %edx
    movl    %edx, %ds
    movl    %edx, %es
    movl    %edx, %fs

    /* 调用 C 函数处理系统调用 */
    movl    %esp, %eax      /* 传递 pt_regs 指针 */
    call    do_int80_syscall_32

    /* 恢复用户态寄存器并返回 */
    RESTORE_REGS
    iret
END(entry_INT80_32)

4.3 从用户态到内核态的切换过程

当用户态程序执行 int 0x80 时，CPU 硬件自动完成以下操作，随后跳转到 entry_INT80_32：

• 从 TSS 加载内核栈： CPU 读取 TR 寄存器指向的 TSS 段，获取 ss0（内核栈段）和 esp0（内核栈指针）。
• 保存用户态栈信息： 将用户态的 ss 和 esp 压入内核栈。
• 保存 EFLAGS、CS、EIP： 将当前 EFLAGS 寄存器、用户态代码段选择子 cs 以及返回地址 eip 依次压栈。
• 切换特权级： CPU 将当前特权级从 Ring 3 切换到 Ring 0。
• 跳转到入口函数： 从 IDT 门描述符中取出段选择子和偏移量，跳转到 entry_INT80_32。

4.4 内核栈布局与 pt_regs 结构

在 entry_INT80_32 中，所有用户态寄存器被顺序压入内核栈，形成一个 pt_regs 结构。该结构是内核访问用户态寄存器现场的标准方式，也是后续系统调用处理函数读取参数和返回结果的基础。

4.5 返回路径：RESTORE_REGS 与 iret

系统调用处理完成后，entry_INT80_32 执行返回流程：

• RESTORE_REGS 宏： 从内核栈中弹出之前保存的用户态寄存器，恢复 edi, esi, ebp, ebx, edx, ecx, eax 的值。
• iret 指令： CPU 从内核栈中弹出 eip, cs, eflags, esp, ss，恢复用户态的执行环境，并将特权级从 Ring 0 切换回 Ring 3。