最新 x86_64 系统调用入口分析 (基于5.7.0)

整体概览

最近的工作涉及系统调用入口,但网上的一些分析都比较老了,这里把自己的分析过程记录一下,仅供参考。

x86_64位系统调用使用 SYSCALL 指令进入内核空间,使CPU切换到ring 0。SYSCALL 指令主要工作为从MSR寄存器加载CS/SS,以及系统调用入口(entry_SYSCALL_64),从而进入系统调用处理流程。

MSR寄存器相关这里不再介绍,需要相关知识的指路 寄存器总结 以及

Model-specific register

SYSCALL 指令

IF (CS.L ≠ 1 ) or (IA32_EFER.LMA ≠ 1) or (IA32_EFER.SCE ≠ 1)
(* Not in 64-Bit Mode or SYSCALL/SYSRET not enabled in IA32_EFER *)
THEN #UD;
FI;
RCX ← RIP; (* Will contain address of next instruction *)
RIP ← IA32_LSTAR;
R11 ← RFLAGS;
RFLAGS ← RFLAGS AND NOT(IA32_FMASK);
CS.Selector ← IA32_STAR[47:32] AND FFFCH (* Operating system provides CS; RPL forced to 0 *)
(* Set rest of CS to a fixed value *)
CS.Base ← 0;
(* Flat segment *)
CS.Limit ← FFFFFH;
(* With 4-KByte granularity, implies a 4-GByte limit *)
CS.Type ← 11;
(* Execute/read code, accessed *)
CS.S ← 1;
CS.DPL ← 0;
CS.P ← 1;
CS.L ← 1;
(* Entry is to 64-bit mode *)
CS.D ← 0;
(* Required if CS.L = 1 *)
CS.G ← 1;
(* 4-KByte granularity *)
CPL ← 0;
SS.Selector ← IA32_STAR[47:32] + 8;
(* SS just above CS *)
(* Set rest of SS to a fixed value *)
SS.Base ← 0;
(* Flat segment *)
SS.Limit ← FFFFFH;
(* With 4-KByte granularity, implies a 4-GByte limit *)
SS.Type ← 3;
(* Read/write data, accessed *)
SS.S ← 1;
SS.DPL ← 0;
SS.P ← 1;
SS.B ← 1;
(* 32-bit stack segment *)
SS.G ← 1;
(* 4-KByte granularity *)
(代码引自 https://www.felixcloutier.com/x86/syscall)

这里主要做了三个工作:

  • 将RIP保存到RCX寄存器,即将SYSCALL指令下一条指令地址保存到RCX,后续用到。
  • 从 IA32_LSTAR MSR 寄存器加载系统调用入口地址。64 位寄存器名为MSR_LSTAR。
  • 从 IA32_STAR MSR 寄存器47-32到加载CS/SS段。64 位寄存器名为 MSR_STAR,其在内核启动过程中初始化。

MSR寄存器初始化源码点这

核心为:

wrmsr(MSR_STAR, 0, (__USER32_CS << 16) | __KERNEL_CS);
wrmsrl(MSR_LSTAR, (unsigned long)entry_SYSCALL_64);

入口地址

接下来就是进入 entry_SYSCALL_64处理流程,源码在这

但是这里有一个问题:在较新版内核中,都已支持 PTI 机制,用户态与内核态使用不同页表,而这里 entry_SYSCALL_64 已经属于内核代码,而我们仔细观察entry_SYSCALL_64 实现,在第四行才切换内核页表。想要 entry_SYSCALL_64 能被执行,就需要 cpu_entry_area 的作用了。

SYM_CODE_START(entry_SYSCALL_64)
UNWIND_HINT_EMPTY
/* * Interrupts are off on entry. * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON, * it is too small to ever cause noticeable irq latency. */ swapgs
/* tss.sp2 is scratch space. */
movq %rsp, PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)
SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp

cpu_entry_area 包括了CPU进入内核需要的所有数据/代码,会被映射到用户态页表。了解点着,但是要注意较新版本cpu_entry_area已经不包含其中的 a set of trampolines;至于为什么看这

那又是怎么实现?

翻来覆去,终于在 pti 初始化处找到了关键点,其实现为

/* * Clone the populated PMDs of the entry and irqentry text and force it RO. */
static void pti_clone_entry_text(void){
pti_clone_pgtable((unsigned long) __entry_text_start,
(unsigned long) __irqentry_text_end,
PTI_CLONE_PMD);}

其将 __entry_text_start 开头的地址复制,而这又与 entry_SYSCALL_64 有什么关系?我们继续往下找

#define ENTRY_TEXT							\
ALIGN_FUNCTION(); \
__entry_text_start = .; \
*(.entry.text) \
__entry_text_end = .;

而再看 entry_SYSCALL_64 定义的文件头部

.code64
.section .entry.text, "ax"

所以这里就会把 entry_SYSCALL_64 等一众函数地址拷贝到用户页表,从而实现可访问。具体定义展开这里就不进行了。

继续执行

回到 entry_SYSCALL_64,我们跳过一系列处理,可以看到一个关键点

call    do_syscall_64

很显然了,接下来就是执行 do_syscall_64 了。后面就是常规操作了。

最新 x86_64 系统调用入口分析 (基于 5.7.0)的更多相关文章

  1. springmvc工作原理以及源码分析(基于spring3.1.0)

    springmvc是一个基于spring的web框架.本篇文章对它的工作原理以及源码进行深入分析. 一.springmvc请求处理流程 二.springmvc的工作机制 三.springmvc核心源码 ...

  2. 开源GUI-Microwindows之程序入口分析

    **************************************************************************************************** ...

  3. Android 短信模块分析(三) MMS入口分析

    MMS入口分析:      在Mms中最重要的两个Activity,一个是conversationList(短信列表) ,另一个就是ComposeMessageActivity(单个对话或者短信).每 ...

  4. 分析Linux内核5.0系统调用处理过程

    学号: 363 本实验来源 https://github.com/mengning/linuxkernel/ 一.实验要求 1.编译内核5.02.qemu -kernel linux-5.0.1/ar ...

  5. Socket与系统调用深度分析

    学习一下对Socket与系统调用的分析分析 一.介绍 我们都知道高级语言的网络编程最终的实现都是调用了系统的Socket API编程接口,在操作系统提供的socket系统接口之上可以建立不同端口之间的 ...

  6. Spring IoC 源码分析 (基于注解) 之 包扫描

    在上篇文章Spring IoC 源码分析 (基于注解) 一我们分析到,我们通过AnnotationConfigApplicationContext类传入一个包路径启动Spring之后,会首先初始化包扫 ...

  7. ceph-csi源码分析(3)-rbd driver-服务入口分析

    更多ceph-csi其他源码分析,请查看下面这篇博文:kubernetes ceph-csi分析目录导航 ceph-csi源码分析(3)-rbd driver-服务入口分析 当ceph-csi组件启动 ...

  8. Spring Ioc源码分析系列--Ioc源码入口分析

    Spring Ioc源码分析系列--Ioc源码入口分析 本系列文章代码基于Spring Framework 5.2.x 前言 上一篇文章Spring Ioc源码分析系列--Ioc的基础知识准备介绍了I ...

  9. AtomicInteger源码分析——基于CAS的乐观锁实现

    AtomicInteger源码分析——基于CAS的乐观锁实现 1. 悲观锁与乐观锁 我们都知道,cpu是时分复用的,也就是把cpu的时间片,分配给不同的thread/process轮流执行,时间片与时 ...

随机推荐

  1. Oracle入门基础(四)一一多行函数

    SQL> --工资总额 SQL> select sum(sal) from emp; SUM(SAL) 29025 SQL> --人数 SQL> select count(*) ...

  2. 学习Solr(二)

    一.Solr概述 1.什么是Solr Solr 是Apache下的一个顶级开源项目,采用Java开发,它是基于Lucene的全文搜索服务器.Solr提供了比Lucene更为丰富的查询语言,同时实现了可 ...

  3. jmeter的安装使用

    以前没自己做过压力测试,一直都是测试在做.现在需要自己做压力测试了,特别学习下jmeter的使用方法.现在做下记录: 1.下载jmeter,这个忽略,百度到处都是 2.打开jmeter,jmeter的 ...

  4. springboot 指定启动环境

    java -jar dbmaster.jar --spring.profiles.active=test

  5. 提交Form表单,submit之前做js判断处理

    效果: 在点击提交按钮时,首先进行js判断, 如果不符合条件,则alert出提示信息,并return false. 主要点就在于给form表单添加一个onsubmit事件. 在onsubmit事件中定 ...

  6. 如何将Matlab中“模糊控制设计器”的隶属度函数导出图片(figure)

    如何将Matlab中"模糊控制设计器"的隶属度函数导出图片(figure)详情参考matlab官方帮助手册:plotmf()函数https://www.mathworks.com/ ...

  7. 如何正确的阅读Datasheet?

    不仅仅是芯片,包括工具.设备几乎任何电子产品,都需要去阅读它的datasheet,除了包括最低.最高要求,特点,建议和用途及其兼容的设备等等,更重要的是原厂商以一个成功者的身份去告诉你一些注意事项. ...

  8. 面试BAT,你凭什么说你掌握了CSS

    介绍 项目已经开源:https://github.com/nanhupatar... 欢迎PR 推荐 关注我们的公众号 display: none; 与 visibility: hidden; 的区别 ...

  9. react 移动端 兼容性问题和一些小细节

    react 移动端 兼容性问题和一些小细节 使用 ES6 的浏览器兼容性问题 react 对低版本的安卓webview 兼容性 iOS下 fixed与软键盘的问题 onClick 阻止冒泡 meta对 ...

  10. Linux 0.11源码阅读笔记-高速缓冲

    高速缓冲 概念 高速缓冲区是内存中的一块内存,在块设备与内核其它程序之间起着一个桥梁作用.内核程序如果需要访问块设备中的数据,都需要经过高速缓冲区来间接的操作. 高速缓冲区结构 高速缓冲区被划分为1k ...