Linux系统调用探究(上)

Linux系统调用探究(上）

Linux系统提供了一系列系统调用，用户可以通过这些系统调用与Linux内核进行交互，对于一个典型的C程序来说，调用一次系统调用经历了如下三层

1. C库API，这是由C库提供的对中断向量的wrapper，也是直接面向用户的一层
2. 中断向量，中断向量是一个用户态进程进入内核态执行内核代码的途径，通过中断向量中的中断号，进程会被相应的陷阱门截获并转入内核态
3. 中断服务程序，也就是真正执行的内核态代码

1，2运行在用户态，3才真正进入内核态

以简单的getpid系统调用来说，典型做法就是调用POSIX接口getpid(),代码如下

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int pid = getpid();
    printf("pid: %d\n", pid);
    return 0;
}

这个过程非常简单，但是有必要探究一下系统调用在用户态真正的执行流程，于是我们使用内联汇编来调用getpid系统调用，代码如下

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int pid = 0;
    __asm__ __volatile__ (
            "mov $0, %%ebx\n\t"
            "mov $0x14, %%eax\n\t"
            "int $0x80\n\t"
            "mov %%eax, %0\n\t"
            : "=m" (pid)
            );
    printf("pid-asm: %d\n", pid);
    return 0;
}

我们要关注的部分主要在于内联汇编部分

            "mov $0, %%ebx\n\t"
            "mov $0x14, %%eax\n\t"
            "int $0x80\n\t"
            "mov %%eax, %0\n\t"
            : "=m" (pid)

最后一行声明了导入导出参数pid，不多说

第一行: mov $0, %%ebx ebx用于传递系统调用的第一个参数，getpid不需要参数，所以这儿就是立即数0，相当于NULL 系统调用的传参规则如下：

• 当系统调用的参数少于五个时，依次使用ebx,ecx,edx,esi,edi传递参数
• 当系统调用的参数多余五个是，参数应当储存在一段连续内存中，ebx指向该内存区域的起始地址

第二行：mov $0x14, %%eax 触发软中断时，具体调用哪个系统调用是由系统调用号决定的，系统调用号需要储存在eax中，随后使用int $0x80触发中断

第三行：int $0x80 int 0x80触发中断，没啥说的

第四行：mov %%eax, %0 系统中断的返回值储存在eax中，这儿是将eax的值写进了pid变量的内存区域

这个过程也比较简单，但是已经阐明了系统调用在用户态的触发过程

运行结果如图


吴韬 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000