系统调用(System Call)是操作系统为在用户态运行的进程与硬件设备(如CPU、磁盘、打印机等)进行交互提供的一组接口。当用户进程需要发生系统调用时,CPU 通过软中断切换到内核态开始执行内核系统调用函数。下面介绍Linux 下三种发生系统调用的方法:

通过 glibc 提供的库函数

glibc 是 Linux 下使用的开源的标准 C 库,它是 GNU 发布的 libc 库,即运行时库。glibc 为程序员提供丰富的 API(Application Programming Interface),除了例如字符串处理、数学运算等用户态服务之外,最重要的是封装了操作系统提供的系统服务,即系统调用的封装。那么glibc提供的系统调用API与内核特定的系统调用之间的关系是什么呢?

  • 通常情况,每个特定的系统调用对应了至少一个 glibc 封装的库函数,如系统提供的打开文件系统调用 sys_open 对应的是 glibc 中的 open 函数;
  • 其次,glibc 一个单独的 API 可能调用多个系统调用,如 glibc 提供的 printf 函数就会调用如 sys_opensys_mmapsys_writesys_close 等等系统调用;
  • 另外,多个 API 也可能只对应同一个系统调用,如glibc 下实现的 malloccallocfree 等函数用来分配和释放内存,都利用了内核的 sys_brk 的系统调用。

举例来说,我们通过 glibc 提供的chmod 函数来改变文件 etc/passwd 的属性为 444:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h> int main()
{
int rc; rc = chmod("/etc/passwd", 0444);
if (rc == -1)
fprintf(stderr, "chmod failed, errno = %d\n", errno);
else
printf("chmod success!\n");
return 0;
}

在普通用户下编译运用,输出结果为:

chmod failed, errno = 1

上面系统调用返回的值为-1,说明系统调用失败,错误码为1,在 /usr/include/asm-generic/errno-base.h 文件中有如下错误代码说明:

#define EPERM       1                /* Operation not permitted */

即无权限进行该操作,我们以普通用户权限是无法修改 /etc/passwd 文件的属性的,结果正确。

使用 syscall 直接调用

使用上面的方法有很多好处,首先你无须知道更多的细节,如 chmod 系统调用号,你只需了解 glibc 提供的 API 的原型;其次,该方法具有更好的移植性,你可以很轻松将该程序移植到其他平台,或者将 glibc 库换成其它库,程序只需做少量改动。
但有点不足是,如果 glibc 没有封装某个内核提供的系统调用时,我就没办法通过上面的方法来调用该系统调用。如我自己通过编译内核增加了一个系统调用,这时 glibc 不可能有你新增系统调用的封装 API,此时我们可以利用 glibc 提供的syscall 函数直接调用。该函数定义在 unistd.h 头文件中,函数原型如下:

long int syscall (long int sysno, ...)
  • sysno 是系统调用号,每个系统调用都有唯一的系统调用号来标识。在 sys/syscall.h 中有所有可能的系统调用号的宏定义。
  • ... 为剩余可变长的参数,为系统调用所带的参数,根据系统调用的不同,可带0~5个不等的参数,如果超过特定系统调用能带的参数,多余的参数被忽略。
  • 返回值 该函数返回值为特定系统调用的返回值,在系统调用成功之后你可以将该返回值转化为特定的类型,如果系统调用失败则返回 -1,错误代码存放在 errno 中。

还以上面修改 /etc/passwd 文件的属性为例,这次使用 syscall 直接调用:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <errno.h> int main()
{
int rc;
rc = syscall(SYS_chmod, "/etc/passwd", 0444); if (rc == -1)
fprintf(stderr, "chmod failed, errno = %d\n", errno);
else
printf("chmod succeess!\n");
return 0;
}

在普通用户下编译执行,输出的结果与上例相同。

通过 int 指令陷入

如果我们知道系统调用的整个过程的话,应该就能知道用户态程序通过软中断指令int 0x80 来陷入内核态(在Intel Pentium II 又引入了sysenter指令),参数的传递是通过寄存器,eax 传递的是系统调用号,ebx、ecx、edx、esi和edi 来依次传递最多五个参数,当系统调用返回时,返回值存放在 eax 中。

仍然以上面的修改文件属性为例,将调用系统调用那段写成内联汇编代码:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <errno.h> int main()
{
long rc;
char *file_name = "/etc/passwd";
unsigned short mode = 0444; asm(
"int $0x80"
: "=a" (rc)
: "0" (SYS_chmod), "b" ((long)file_name), "c" ((long)mode)
); if ((unsigned long)rc >= (unsigned long)-132) {
errno = -rc;
rc = -1;
} if (rc == -1)
fprintf(stderr, "chmode failed, errno = %d\n", errno);
else
printf("success!\n"); return 0;
}

如果 eax 寄存器存放的返回值(存放在变量 rc 中)在 -1~-132 之间,就必须要解释为出错码(在/usr/include/asm-generic/errno.h 文件中定义的最大出错码为 132),这时,将错误码写入 errno 中,置系统调用返回值为 -1;否则返回的是 eax 中的值。

上面程序在 32位Linux下以普通用户权限编译运行结果与前面两个相同!


参考资料

  • Understanding The Linux Kernel, the 3rd edtion
  • The GNU C Library Reference Manual, for version 2.18

Linux 下系统调用的三种方法的更多相关文章

  1. Linux下文件的三种时间戳

    Linux下文件的三种时间标记 三种时间对应关系表 column column column 访问时间 Access atime 修改时间 Modify mtime 状态改动时间 Change cti ...

  2. Linux添加系统调用的两种方法

    前言 系统调用的基本原理 系统调用其实就是函数调用,只不过调用的是内核态的函数,但是我们知道,用户态是不能随意调用内核态的函数的,所以采用软中断的方式从用户态陷入到内核态.在内核中通过软中断0X80, ...

  3. Linux下SVN的三种备份方式

    原文链接:http://blog.csdn.net/windone0109/article/details/4040772 (本文例子基于FreeBSD/Linux实现,windows环境请自己做出相 ...

  4. Linux下文件的三种时间标记:访问时间、修改时间、状态改动时间 (转载)

    在windows下,一个文件有:创建时间.修改时间.访问时间. 而在Linux下,一个文件也有三种时间,分别是:访问时间.修改时间.状态改动时间. 两者有此不同,在Linux下没有创建时间的概念,也就 ...

  5. 【转】 Linux 线程同步的三种方法

    线程的最大特点是资源的共享性,但资源共享中的同步问题是多线程编程的难点.linux下提供了多种方式来处理线程同步,最常用的是互斥锁.条件变量和信号量. 一.互斥锁(mutex) 通过锁机制实现线程间的 ...

  6. Linux下文件的三种时间标记(atime ctime mtime)

    在windows下,一个文件有:创建时间.修改时间.访问时间. 在Linux下,一个文件有:状态改动时间.修改时间.访问时间. 1)查看文件(或文件夹)的三种时间标记 (stat 命令) Access ...

  7. linux下主流的三种远程技术

    远程登录操作对于租用服务器的用户来说都不陌生.特别是租用国外服务器的用户来说,更是家常便饭.通过远程登录操作,即使我们人在深圳,也能无差别的操作远在美国的服务器.而对于linux系统下的服务器,目前主 ...

  8. linux设置变量的三种方法

    1在/etc/profile文件中添加变量对所有用户生效(永久的) 用VI在文件/etc/profile文件中增加变量,该变量将会对Linux下所有用户有效,并且是“永久生效”. 例如:编辑/etc/ ...

  9. linux虚拟主机的三种方法

    虚拟主机虚拟主机是将一台(或者一组)服务器的资源(系统资源.网络带宽.存储空间等)按照一定的比例分割成若干相对独立的“小主机”的技术.每一台这样的“小主机”在功能上都可以实现WWW.FTP.Mail等 ...

随机推荐

  1. 原生JS投票特效

    效果:http://hovertree.com/texiao/js/24/ 效果图: 代码如下: <!DOCTYPE html> <html lang="en"& ...

  2. ym—— Android网络框架Volley(体验篇)

    VolleyGoogle I/O 2013推出的网络通信库,在volley推出之前我们一般会选择比较成熟的第三方网络通信库,如: android-async-http retrofit okhttp ...

  3. 使用NW.js封装微信公众号菜单编辑器为桌面应用

    开发微信公众号的朋友都会遇到一个常见的需求就是修改自定义菜单,如果每个人都去开发这个不经常使用的功能确实有点浪费时间.前段时间在github上找到一个仿企业号的菜单编辑界面,结合微信的C# SDK开发 ...

  4. Git 获取文件操作

    1. 在本地新建存放源代码的文件夹: 2. 进入文件夹下,右击选择 Git Bash Here ,弹出git命令行窗口: 3. 运行指定 git init,初始化git: 4. git  remote ...

  5. 利用节点更改table内容

    <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <title> new document ...

  6. JS 常用验证REG

    不错的JS验证~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 用途:校验ip地址的格式 输入:strIP:ip地址 返回:如果通过验证返回true,否则返回false: */ function i ...

  7. Linux查看CPU和内存使用情况(转)

    在系统维护的过程中,随时可能有需要查看 CPU 使用率,并根据相应信息分析系统状况的需要.在 CentOS 中,可以通过 top 命令来查看 CPU 使用状况.运行 top 命令后,CPU 使用状态会 ...

  8. JS效果集锦

    秒后消失 $('.success_message').text( '反馈成功' );    setTimeout(function(){         $( ".success_messa ...

  9. 一个有趣的CM

    系统 : Windows xp 程序 : Crackme#3 - Self Destructed 程序下载地址 :http://pan.baidu.com/s/1kVxwlaZ 要求 : 注册机编写 ...

  10. TFS online 自动部署配置

    概要 采用tfs online进行源码管理,并配置自动编译部署到外网上一台服务器上(阿里云虚拟机) 步骤; 下载angent,并运行脚本安装 配置release managemetn; 1)Copy ...