由用户态经库函数进入内核态
为了配合内核使用新的系统调用方式，glibc中要做一定的修改。新的glibc-2.3.2（及其以后版本中）中已经包含了这个改动，在glibc源代码的sysdeps/unix/sysv/linux/i386/sysdep.h文件中，处理系统调用的宏INTERNAL_SYSCALL在不同的编译选项下有不同的结果。在打开支持sysenter/sysexit指令的选项I386_USE_SYSENTER下，系统调用会有两种方式，在静态链接（编译时加上-static选项）情况下，采用"call *_dl_sysinfo"指令；在动态链接情况下，采用"call *%gs:0x10"指令。这两种情况由glibc库采用哪种方法链接，实际上最终都相当于调用某个固定地址的代码。下面我们通过一个小小的程序，配合gdb来验证。
首先是一个静态编译的程序，代码很简单：
main(){
getuid();}
将代码加上static选项用gcc静态编译，然后用gdb装载并反编译main函数。[root@test opt]# gcc test.c -o ./static -static[root@test opt]# gdb ./static(gdb) disassemble main0x08048204 <main+0>:
push
%ebp0x08048205 <main+1>:
mov
%esp,%ebp0x08048207 <main+3>:
sub
$0x8,%esp0x0804820a <main+6>:
and
$0xfffffff0,%esp0x0804820d <main+9>:
mov
$0x0,%eax0x08048212 <main+14>:
sub
%eax,%esp0x08048214 <main+16>:
call
0x804cb20 <__getuid>0x08048219 <main+21>:
leave0x0804821a <main+22>:
ret
可以看出，main函数中调用了__getuid函数，接着反编译__getuid函数。(gdb) disassemble 0x804cb200x0804cb20 <__getuid+0>:
push
%ebp0x0804cb21 <__getuid+1>:
mov
0x80aa028,%eax0x0804cb26 <__getuid+6>:
mov
%esp,%ebp0x0804cb28 <__getuid+8>:
test
%eax,%eax0x0804cb2a <__getuid+10>:
jle
0x804cb40 <__getuid+32>0x0804cb2c <__getuid+12>:
mov
$0x18,%eax0x0804cb31 <__getuid+17>:
call
*0x80aa0540x0804cb37 <__getuid+23>:
pop
%ebp0x0804cb38 <__getuid+24>:
ret
上面只是__getuid函数的一部分。可以看到__getuid将eax寄存器赋值为getuid系统调用的功能号0x18然后调用了另一个函数，这个函数的入口在哪里呢？接着查看位于地址0x80aa054的值。
(gdb) X 0x80aa054
0x80aa054 <_dl_sysinfo>:
0x0804d7f6
看起来不像是指向内核映射页面内的代码，但是，可以确认，__dl_sysinfo指针的指向的地址就是0x80aa054。下面，我们试着启动这个程序，然后停在程序第一条语句，再查看这个地方的值。(gdb) b mainBreakpoint 1 at 0x804820a(gdb) rStarting program: /opt/staticBreakpoint 1, 0x0804820a in main ()(gdb) X 0x80aa0540x80aa054 <_dl_sysinfo>:
0xffffe400
可以看到，_dl_sysinfo指针指向的数值已经发生了变化，指向了0xffffe400，如果我们继续运行程序，__getuid函数将会调用地址0xffffe400处的代码。
接下来，我们将上面的代码编译成动态链接的方式，即默认方式，用gdb装载并反编译main函数[root@test opt]# gcc test.c -o ./dynamic[root@test opt]# gdb ./dynamic(gdb) disassemble main0x08048204 <main+0>:
push
%ebp0x08048205 <main+1>:
mov
%esp,%ebp0x08048207 <main+3>:
sub
$0x8,%esp0x0804820a <main+6>:
and
$0xfffffff0,%esp0x0804820d <main+9>:
mov
$0x0,%eax0x08048212 <main+14>:
sub
%eax,%esp0x08048214 <main+16>:
call
0x80482880x08048219 <main+21>:
leave0x0804821a <main+22>:
ret
由于libc库是在程序初始化时才被装载，所以我们先启动程序，并停在main第一条语句，然后反汇编getuid库函数。
(gdb) b mainBreakpoint 1 at 0x804820a(gdb) rStarting program: /opt/dynamicBreakpoint 1, 0x0804820a in main ()(gdb) disassemble getuidDump of assembler code for function getuid:0x40219e50 <__getuid+0>:
push
%ebp0x40219e51 <__getuid+1>:
mov
%esp,%ebp0x40219e53 <__getuid+3>:
push
%ebx0x40219e54 <__getuid+4>:
call
0x40219e59 <__getuid+9>0x40219e59 <__getuid+9>:
pop
%ebx0x40219e5a <__getuid+10>:
add
$0x84b0f,%ebx0x40219e60 <__getuid+16>:
mov
0xffffd87c(%ebx),%eax0x40219e66 <__getuid+22>:
test
%eax,%eax0x40219e68 <__getuid+24>:
jle
0x40219e80 <__getuid+48>0x40219e6a <__getuid+26>:
mov
$0x18,%eax0x40219e6f <__getuid+31>:
call
*%gs:0x100x40219e76 <__getuid+38>:
pop
%ebx0x40219e77 <__getuid+39>:
pop
%ebp0x40219e78 <__getuid+40>:
ret
可以看出，库函数getuid将eax寄存器设置为getuid系统调用的调用号0x18，然后调用%gs:0x10所指向的函数。在gdb中，无法查看非DS段的数据内容，所以无法查看%gs:0x10所保存的实际数值，不过我们可以通过编程的办法，内嵌汇编将%gs:0x10的值赋予某个局部变量来得到这个数值，而这个数值也是0xffffe400，具体代码这里就不再赘述。
由此可见，无论是静态还是动态方式，最终我们都来到了0xffffe400这里的一段代码，这里就是内核为我们映射的系统调用入口代码。在gdb中，我们可以直接反汇编来查看这里的代码
(gdb) disassemble 0xffffe400 0xffffe414Dump of assembler code from 0xffffe400 to 0xffffe414:0xffffe400:
push
%ecx0xffffe401:
push
%edx0xffffe402:
push
%ebp0xffffe403:
mov
%esp,%ebp0xffffe405:
sysenter0xffffe407:
nop0xffffe408:
nop0xffffe409:
nop0xffffe40a:
nop0xffffe40b:
nop0xffffe40c:
nop0xffffe40d:
nop0xffffe40e:
jmp
0xffffe4030xffffe410:
pop
%ebp0xffffe411:
pop
%edx0xffffe412:
pop
%ecx0xffffe413:
retEnd of assembler dump.
这段代码正是arch/i386/kernel/vsyscall-sysenter.S文件中的代码。其中，在sysenter之前的是入口代码，在0xffffe410开始的是内核返回处理代码（后面提到的SYSENTER_RETURN即指向这里）。在入口代码中，首先是保存当前的ecx，edx（由于sysexit指令需要使用这两个寄存器）以及ebp。然后调用sysenter指令，跳转到内核Ring 0代码，也就是sysenter_entry入口处。
内核中的处理和返回
sysenter_entry整个的实现可以参见arch/i386/kernel/entry.S。内核处理SYSENTER的代码和处理INT的代码不太一样。通过sysenter指令进入Ring 0之后，由于当前的ESP并非指向正确的内核栈，而是当前CPU的TSS结构中的一个缓冲区（参见上文），所以首先要解决的是修复ESP，幸运的是，TSS结构中ESP0成员本身就保存有Ring 0状态的ESP值，所以在这里将TSS结构中ESP0的值赋予ESP寄存器。将ESP恢复成指向正确的堆栈之后，由于SYSENTER不是通过调用门进入Ring 0，所以在堆栈中的上下文和使用INT指令的不一样，INT指令进入Ring 0后栈中会保存如下的值。
低地址
返回用户态的EIP
用户态的CS
用户态的EFLAGS
用户态的ESP
用户态的SS（和DS相同）
高地址
因此，为了简化和重用代码，内核会用pushl指令往栈中放入上述各值，值得注意的是，内核在栈中放入的相对应用户态EIP的值，是一个代码标签SYSENTER_RETURN，在vsyscall-sysenter.S可以看到，它就在sysenter指令的后面（在它们之间，有一段NOP，是内核返回出错时的处理代码）。接下来，处理系统调用的代码就和中断方式的处理代码一模一样了，内核保存所有的寄存器，然后系统调用表找到对应系统调用的入口，完成调用。最后，内核从栈中取出前面存入的用户态的EIP和ESP，存入edx和ecx寄存器，调用SYSEXIT指令返回用户态。返回用户态之后，从栈中取出ESP，edx，ecx，最终返回glibc库。
其它操作系统以及其它硬件平台的支持
值得一提的是，从 Windows XP 开始，Windows 的系统调用方式也从软中断 int 0x2e 转换到采用 sysenter 方式，由于完全不再支持 int 方式，因此 Windows XP 的对 CPU 的最低配置要求是 PentiumII 300MHz。在其它的操作系统例如 *BSD 系列，目前并没有提供对 sysenter 指令的支持。
在 CPU 方面，AMD 的 CPU 支持一套与之对应的指令 SYSCALL/SYSRET。在纯 32 位的 AMD CPU 上，还没有支持 sysenter 指令，而在 AMD 推出的 AMD64 系列 CPU 上，处于某些模式的情况下，CPU 能够支持 sysenter/sysexit 指令。在 Linux 内核针对 AMD64 架构的代码中，采用的还是 SYSCALL/SYSRET 指令。至于这两种指令最终谁将成为标准，目前还无法得出结论。
未来
我们将 Intel 的 sysenter/sysexit 指令，AMD 的 SYSCALL/SYSRET 指令统称为"快速系统调用指令"。"快速系统调用指令"比起中断指令来说，其消耗时间必然会少一些，但是随着 CPU 设计的发展，将来应该不会再出现类似 Intel Pentium4 这样悬殊的差距。而"快速系统调用指令"比起中断方式的系统调用方式，还存在一定局限，例如无法在一个系统调用处理过程中再通过"快速系统调用指令"调用别的系统调用。因此，并不一定每个系统调用都需要通过"快速系统调用指令"来实现。比如，对于复杂的系统调用例如 fork，两种系统调用方式的时间差和系统调用本身运行消耗的时间来比，可以忽略不计，此处采取"快速系统调用指令"方式没有什么必要。而真正应该使用"快速系统调用指令"方式的，是那些本身运行时间很短，对时间精确性要求高的系统调用，例如 getuid、gettimeofday 等等。因此，采取灵活的手段，针对不同的系统调用采取不同的方式，才能得到最优化的性能和实现最完美的功能。
