系統呼叫原理

以fork（）為例

int main()

fork();

fork()是乙個對系統呼叫fork的封裝，可用下列巨集來定義

_syscall0(pit_t, fork);

_syscall0是乙個巨集函式，i386版本定義如下：

#define _syscall0(type, name) \

type name(void) 　\

long __res;　　　　　　　　　\

__asm__ volatile ( "int $0x80" //__asm__ 為gcc 嵌入彙編**標識關鍵字， volatile 告訴gcc 這段**不做優化；__asm__的第乙個引數為彙編**字串，0x80為中斷號\

: "=a" (__res) // a表示eax，這個語句表示用eax輸出返回資料並儲存在__res裡。\

: "0" (__nr__##name)); //表示__nr_##name為輸入，「0」指示有編譯器選擇和輸出相同的暫存器(eax)來傳遞引數。\

__syscall_return(type, __res); \

對於__syacall0(pid_t, fork)展開為：

pid_t fork(void)

long __res;

__asm__ volatile ("int $0x80"

: "=a" (__res)

: "0" (__nr_fork));

__syscall_return(pid_t, __res);

進一步可讀化：

pid_t fork(void)

long __res;

$eax = __nr_fork //eax傳遞系統呼叫號， linux系統中fork為2。 linux/include/asm-x86/unistd_32.h #define __nr_fork 2

int $0x80

__res = $eax

__syacall_return(pid_t, __res);

帶引數的syscall

#define _syscall2(type, name, type1, arg1) \

type name(type1, arg1) 　　　　　\

long _res; \

__asm__ volatile ("int $0x80" \

: "=a" (__res) 　　　　　　　\

: "0" (__nr_##name), "b" ((long)(arg1))); // b代表ebx暫存器， "b"((long)(arg1))表示先把arg1強轉為long，然後存放在ebx裡作為輸入。可用ebx/ecx/edx/esi/edi/ebp \

__syscall_return(type, __res); \

對應彙編**：

push ebx

eax = __nr_##name

ebx = arg1

int 0x80

__res = eax

pop ebx

系統呼叫需要將堆疊從使用者棧切換到核心棧，返回時需要切換到使用者棧。

「當前棧」是指esp的值所在的棧空間，esp的值位於使用者棧範圍，則程式的當前棧就是使用者棧，反之亦然。此外，暫存器ss的值還應該指向當前棧所在的頁。所以使用者棧--》核心棧實際就是：

1）儲存當前的esp、ss值

2）將esp、ss的值設為核心棧的相應值。

反過來，核心棧--》使用者棧則是：

1）恢復原來的esp、ss的值

使用者態的esp、ss儲存在**呢？在核心棧上。有i386的中斷硬體指令完成。

當0x80中斷發生的時候，cpu除了切換核心態之外，還自動完成：

1）找到當前程序的核心棧（每個程序都有自己的核心棧）

2) 在核心棧中依次壓入使用者態的暫存器ss、esp、eflags、cs、eip。

當核心從系統呼叫中返回的時候，需要用iret指令來回到使用者態。

linux實際不用int $0x80方式，而是用sysenter方式。

cat /proc/self/maps可以看到vdso檔案（virtual dynamic shared library），vdso總是被載入在位址0xffffe000

ffffe000-fffff000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso]

通過$dd if=/proc/self/mem of=linux-gate.dso bs=4096 skip=1048574 count=1

將vdso輸出到linux-gate.dso. dd複製檔案，if--輸入檔案，of--輸出檔案， skip表示從檔案開頭要跳過都少塊， 0xffffe000/4096(0x1000) = 1048574

$objdump -t linux-gate.dso可分析該檔案

ffffe400 .... __kernel_vsyscall

檢視該vsyscall，

objdump -d --start-address=0xffffe400 --stop-address=0xffffe408 linux-gate.dso

push %ecx

push %edx

push %ebp

mov %esp, %ebp

sysenter

nop人工呼叫系統呼叫

int main（）

int ret;

char msg = "hello\n";

__asm__ volatile (

"call *%%esi"

: "=a" (ret)

: "a" (4), //write 系統呼叫號4通過eax傳入

「s」（0xffffe400), //通過esi傳入__kernel_vsyscall函式的位址

」b」 ((long)1), //fd = stdout

「c」 ((long)msg),

"d" ((long)sizeof(msg)));

return 0;

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