看看Linux中形形色色的接口

如果將內(nèi)核比作一座工廠，那么Linux中眾多的接口就是通往這個巨大工廠的高速公路。這條路要足夠堅固，禁得起各種破壞(Robust)。要能跑得了運貨的卡車，還要能升降飛機。(Compatible)。當然了這條路要越寬越好（Performant）。如下圖所標，Linux中有四種類型的接口。位于內(nèi)核和用戶之間的API(應用程序接口)和ABI（應用二進制接口）。內(nèi)核內(nèi)部的API和ABI。下面我們逐條的來看看這些接口。

1.Linux API

內(nèi)核-用戶接口有內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用和GNU C Library (glibc)的包裝例程(wrap subroutines)構(gòu)成。Linux API開發(fā)的目標是給POSIX標準提供一個相對兼容的，程序健壯性強的，高性能的實現(xiàn)，同時又實現(xiàn)一些Linux特有的標準。

1.1 Linux內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用接口

系統(tǒng)調(diào)用接口包含了內(nèi)核中所有已經(jīng)實現(xiàn)的和可使用的系統(tǒng)調(diào)用。

1.2 C標準庫

標準庫是對系統(tǒng)調(diào)用的封裝，用于給用戶提供一個簡單易用的用戶態(tài)接口。其中最為熟知的就是GNU C Library(glibc)，還有為嵌入式和移動設(shè)備使用的uClibc。

1.3對POSIX的補充

還有一些接口是Linux特有的，比如：

Cgroup子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)包含cgroup系統(tǒng)調(diào)用和libcgroup。

Futex,epoll,dnotify,inotify,Fanotify等系統(tǒng)調(diào)用。

2. Linux ABI

ABI是一系列約定的集合，例如GNU/Linux，F(xiàn)reeBSD約定函數(shù)調(diào)用的頭六個整型參數(shù)放在寄存器RDI, RSI, RDX, RCX, R8和R9上；同時XMM0到XMM7用來放置浮點變元。對于系統(tǒng)調(diào)用，R10用來替代RCX。其他額外的參數(shù)推入棧，返回值保存在RAX中。[1] 可以說調(diào)用慣例(calling convention)就是ABI。因此，ABI是和具體CPU架構(gòu)和OS相關(guān)的。

具體而言，ABI包含以下內(nèi)容：[3]

1. 一個特定的處理器指令集

2. 函數(shù)調(diào)用慣例

3. 系統(tǒng)調(diào)用方式

4. 可執(zhí)行文件的格式(ELF,PE)

那么，究竟我們?yōu)槭裁匆m結(jié)于ABI這個概念呢？答案是為了兼容，只要OS遵守相同的ABI規(guī)范，那么不同的應用就可以實現(xiàn)向前兼容，再也不用擔心版本升級后，舊版本的應用不能運行了。

3. In-kernel API

內(nèi)核API主要是內(nèi)核中標記為 “EXPORT_SYMBOL”的函數(shù)。這些函數(shù)主要是為了內(nèi)核模塊的編寫而提供的。收到內(nèi)核版本迭代的影響，內(nèi)核API并不穩(wěn)定。2.x版本內(nèi)核的模塊可能在3.x版本上就無法使用。

4. In-Kernel ABI

內(nèi)核的abi和linux abi的定義類似，再次不再贅述。

5. Abstraction ABI

在某些情況下，內(nèi)核過于底層，開發(fā)者需要更高一層的抽象。于是出現(xiàn)了類似Mesa 3D的為圖形驅(qū)動開發(fā)而生的API。