使用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用

使用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用

符钰婧 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 ”

 此实验使用了122号系统调用uname来获取当前UNIX系统的名称、版本和主机等信息。

一、实验过程

1、使用库函数API进行调用的代码【namel.c】如下：

#include <sys/utsname.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    struct utsname testbuff;
    int fb=0;

    fb=uname(&testbuff);
    if(fb<0)
    {
        perror("uname");
        return 0;
    }

    else

     {
        printf("sysname:%s\n nodename:%s\n release:%s\n version:%s\n machine:%s\n\n ",testbuff.sysname,testbuff.nodename,testbuff.release,testbuff.version,testbuff.machine);

#if _UTSNAME_DOMAIN_LENGTH - 0
# ifdef __USE_GNU
    printf(" domainame:%s\n ",testbuff.domainname);
# else
    printf(" __domainame:%s\n ",testbuff.__domainname);
# endif
#endif
    }
    return 0;
}

编译后输出结果为：

 

 

2、然后将部分代码修改之后变为使用汇编方式触发系统调用，部分代码【namel-asm.c】如下：

 int fb;

          asm volatile(

               "mov $0,%%ebx\n\t"

               "mov $0x7A,%%eax\n\t"

               "int $0x80\n\t"

               "mov %%eax,%0\n\t"

               : "=m" (testbuff)

          );

    fb=uname(&testbuff);

 

l 下面来分析汇编代码调用系统调用的工作过程。

第一个move是先将ebx清零，即令ebx为NULL；

第二个move是将0x7A（uname是122号系统调用）放到eax中（eax是传递系统调用号的），即用eax传递参数；

执行int $0x80指令开始进行系统调用，返回值用eax存储；

然后将eax放到%0（即变量testbuff）中。

 

编译后输出结果为：

 

 

二、总结

从视频和实验的学习中大概了解了系统调用的工作机制，尽管明白的肯定不够透彻，也足够帮助我消化这周的学习内容。

 

1、中断处理是从用户态进入内核态主要的方式，系统调用是一种特殊的中断。

中断处理的完整过程（由中断信号或者int指令完成）：

将cs:eip的值，堆栈段寄存器当前的栈顶（ss:eip）和当前的标志寄存器（eflags）保存到内核堆栈中；同时将当前中断服务例程的入口加载到cs:eip中，当前堆栈段和eip也加载到CPU中。

执行完以上以上步骤之后，当前CPU在执行下一条指令时，就已经开始执行整个中断处理程序的入口了。

此时已经开始操作内核态的堆栈了。

若完成中断服务之后不发生进程调度，则继续执行指令（RESTORE_ALL和iret），然后返回到原来的状态；

若发生进程调度，那么当前发生的状态都会暂时的保存在系统中，当下一次发生调度再次回到当前进程时就继续执行指令RESTORE_ALL和iret。

 

2、系统调用的工作机制：

 

用户态中xyz()函数就是系统调用对应的API；

这个API中封装了一个系统调用，这个系统调用会触发int 0x80的一个中断；

0x80这个中断向量就对应着system_call（内核代码的入口起点）；

内核代码中可能会执行到对应的中断服务程序sys_xyz()；

在中断服务程序执行完之后，可能会执行ret指令，此时可能会发生进程调度；

如果没有发生进程调度，就执行iret，返回到用户态接着执行其他指令。

 

总结：系统调用的三层皮：xyz（API）、system_call（中断向量）和sys_xyz（服务程序）。