kernel筆記 庫檔案與系統呼叫

庫檔案

先從我們熟悉的

c庫入手，理解系統呼叫(system call)。c**中呼叫printf函式，經歷了以下呼叫過程：

最終輸出的功能由核心中write呼叫完成，c庫封裝了系統呼叫。

對於以下hello world程式：

#include

intmain()

我們可以使用ldd檢視程式依賴的庫檔案：

linux # ldd hello

linux-vdso.so.1 => (0x00007fff89fe2000
)　　　　libc.so.
6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fd142094000
)　　　　/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fd1423f2000)

輸出結果中顯示了hello程式依賴的動態庫檔案，其中linux-vdso.so.1指向程序虛擬記憶體位址，是乙個虛擬的庫檔案，在每個程式的虛擬記憶體都存在，其將核心態的呼叫對映到使用者位址空間中，使得呼叫開銷更小。

有些時候，在我們編譯程式時，會出現找不到某某lib的提示，又或者ldd查詢到某庫鏈結指示」not found」，這是因為ldd在/etc/ld.so.cache中不存在相應庫檔案的查詢路徑(使用strace跟蹤ldd命令可以看到ld.so.cache檔案被讀取)。

要解決找不到某庫的問題，我們可以將庫檔案路徑加到使用者的library_path環境變數中，也可以新增到全域性的/etc/ld.so.conf配置檔案中，新增完後以root使用者執行ldconfig，以更新/etc/ld.so.cache快取檔案。

使用rpm命令可以查到動態庫屬於哪個rpm包：

linux # rpm -qf /lib64/libc.so.6

glibc-2.11.1-0.17.4

反過來，對某一rpm包，我們可以查其包含的內容：

linux # rpm -ql glibc-2.11.1-0.17.4

/etc/bindresvport.blacklist
/etc/default/nss
/etc/gai.conf
/etc/ld
.so.cache
/etc/ld
.so.conf
……

devel包中包含了c庫函式的標頭檔案，而普通包中不包含標頭檔案，可以使用rpm查詢對比開發包和普通包：

rpm -ql glibc-2.4-31.77.88.4

rpm -ql glibc-devel-2.4-31.77.88.4

系統呼叫

每乙個系統呼叫對應乙個系統呼叫號(system call number)，使用系統呼叫的過程就是將系統呼叫號和引數傳遞給核心。

使用objdump，可以對庫檔案進行反彙編，以下對/lib64/libc.so.6進行反彙編，並檢視getpid函式相應的部分彙編**：

00000000000933e0 <__getpid>:

……933fa: 
00933fb: 
85 c0           test %eax,%eax
933fd: 
75 f0           jne 933ef <__getpid+0xf>933ff: b8 
2700
0000  mov $0x27,%eax
93404: 0f 05
syscall
93406: 85 d2           test %edx,%edx
……

在以上輸出中，mov指令將系統呼叫號0x27放入eax暫存器中，0x27作為syscall的引數，syscall完成呼叫getpid的工作。

系統呼叫與系統呼叫號對應關係在include/asm/unistd.h中定義，我們可以查到getpid相應的定義語句：

#define __nr_getpid 39__syscall(__nr_getpid, sys_getpid)

unistd.h定義了posix標準提供的系統呼叫，所有符合posix標準的unix系統均提供該標頭檔案。

我們可以直接傳遞系統呼叫號給syscall函式，完成系統呼叫，以下程式說明了如何使用syscall直接完成getpid系統呼叫：

#define _gnu_source#include

#include
#include
#include
int main(int argc, char *ar**)

因而總結來說，使用系統呼叫的方式有兩種：

c庫中封裝了系統呼叫，通過c庫間接呼叫

傳遞系統呼叫號，通過syscall直接呼叫

第2種方式存在的意義在於，當kernel提供了新的系統呼叫，而c庫又沒有更新時，可以使用syscall呼叫新的系統呼叫。

reference: chapter 5 - system calls, linux kernel development.3rd.edition

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