linux系統(tǒng)調用方法
linux系統(tǒng)調用方法
系統(tǒng)調用：是通過軟件中斷向內核發(fā)送一個明確的請求，系統(tǒng)調用實現(xiàn)是在內核完成的，那么linux系統(tǒng)怎么調用呢?下面大家與學習啦小編一起來學習一下吧。
linux系統(tǒng)怎么調用
通過 glibc 提供的庫函數(shù)
glibc 是 Linux 下使用的開源的標準 C 庫，它是 GNU 發(fā)布的 libc 庫，即運行時庫。glibc 為程序員提供豐富的 API(Application Programming Interface)，除了例如字符串處理、數(shù)學運算等用戶態(tài)服務之外，最重要的是封裝了操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)服務，即系統(tǒng)調用的封裝。那么glibc提供的系統(tǒng)調用API與內核特定的系統(tǒng)調用之間的關系是什么呢?
通常情況，每個特定的系統(tǒng)調用對應了至少一個 glibc 封裝的庫函數(shù)，如系統(tǒng)提供的打開文件系統(tǒng)調用 sys_open 對應的是 glibc 中的 open 函數(shù);
其次，glibc 一個單獨的 API 可能調用多個系統(tǒng)調用，如 glibc 提供的 printf 函數(shù)就會調用如 sys_open、sys_mmap、sys_write、sys_close 等等系統(tǒng)調用;
另外，多個 API 也可能只對應同一個系統(tǒng)調用，如glibc 下實現(xiàn)的 malloc、calloc、free 等函數(shù)用來分配和釋放內存，都利用了內核的 sys_brk 的系統(tǒng)調用。
舉例來說，我們通過 glibc 提供的chmod 函數(shù)來改變文件 etc/passwd 的屬性為 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;
}
在普通用戶下編譯運用，輸出結果為：
chmod failed, errno = 1
上面系統(tǒng)調用返回的值為-1，說明系統(tǒng)調用失敗，錯誤碼為1，在 /usr/include/asm-generic/errno-base.h 文件中有如下錯誤代碼說明：
#define EPERM 1 /* Operation not permitted */
即無權限進行該操作，我們以普通用戶權限是無法修改 /etc/passwd 文件的屬性的，結果正確。
使用 syscall 直接調用
使用上面的方法有很多好處，首先你無須知道更多的細節(jié)，如 chmod 系統(tǒng)調用號，你只需了解 glibc 提供的 API 的原型;其次，該方法具有更好的移植性，你可以很輕松將該程序移植到其他平臺，或者將 glibc 庫換成其它庫，程序只需做少量改動。
但有點不足是，如果 glibc 沒有封裝某個內核提供的系統(tǒng)調用時，我就沒辦法通過上面的方法來調用該系統(tǒng)調用。如我自己通過編譯內核增加了一個系統(tǒng)調用，這時 glibc 不可能有你新增系統(tǒng)調用的封裝 API，此時我們可以利用 glibc 提供的syscall 函數(shù)直接調用。該函數(shù)定義在 unistd.h 頭文件中，函數(shù)原型如下：
long int syscall (long int sysno, ...)
sysno 是系統(tǒng)調用號，每個系統(tǒng)調用都有唯一的系統(tǒng)調用號來標識。在 sys/syscall.h 中有所有可能的系統(tǒng)調用號的宏定義。
... 為剩余可變長的參數(shù)，為系統(tǒng)調用所帶的參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)調用的不同，可帶0~5個不等的參數(shù)，如果超過特定系統(tǒng)調用能帶的參數(shù)，多余的參數(shù)被忽略。
返回值 該函數(shù)返回值為特定系統(tǒng)調用的返回值，在系統(tǒng)調用成功之后你可以將該返回值轉化為特定的類型，如果系統(tǒng)調用失敗則返回 -1，錯誤代碼存放在 errno 中。
還以上面修改 /etc/passwd 文件的屬性為例，這次使用 syscall 直接調用：
#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;
}
在普通用戶下編譯執(zhí)行，輸出的結果與上例相同。
通過 int 指令陷入
如果我們知道系統(tǒng)調用的整個過程的話，應該就能知道用戶態(tài)程序通過軟中斷指令int 0x80 來陷入內核態(tài)(在Intel Pentium II 又引入了sysenter指令)，參數(shù)的傳遞是通過寄存器，eax 傳遞的是系統(tǒng)調用號，ebx、ecx、edx、esi和edi 來依次傳遞最多五個參數(shù)，當系統(tǒng)調用返回時，返回值存放在 eax 中。
仍然以上面的修改文件屬性為例，將調用系統(tǒng)調用那段寫成內聯(lián)匯編代碼：
#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
linux系統(tǒng)調用方法
linux系統(tǒng)調用方法
系統(tǒng)調用：是通過軟件中斷向內核發(fā)送一個明確的請求，系統(tǒng)調用實現(xiàn)是在內核完成的，那么linux系統(tǒng)怎么調用呢?下面大家與學習啦小編一起來學習一下吧。
linux系統(tǒng)怎么調用
通過 glibc 提供的庫函數(shù)
glibc 是 Linux 下使用的開源的標準 C 庫，它是 GNU 發(fā)布的 libc 庫，即運行時庫。glibc 為程序員提供豐富的 API(Application Programming Interface)，除了例如字符串處理、數(shù)學運算等用戶態(tài)服務之外，最重要的是封裝了操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)服務，即系統(tǒng)調用的封裝。那么glibc提供的系統(tǒng)調用API與內核特定的系統(tǒng)調用之間的關系是什么呢?
通常情況，每個特定的系統(tǒng)調用對應了至少一個 glibc 封裝的庫函數(shù)，如系統(tǒng)提供的打開文件系統(tǒng)調用 sys_open 對應的是 glibc 中的 open 函數(shù);
其次，glibc 一個單獨的 API 可能調用多個系統(tǒng)調用，如 glibc 提供的 printf 函數(shù)就會調用如 sys_open、sys_mmap、sys_write、sys_close 等等系統(tǒng)調用;
另外，多個 API 也可能只對應同一個系統(tǒng)調用，如glibc 下實現(xiàn)的 malloc、calloc、free 等函數(shù)用來分配和釋放內存，都利用了內核的 sys_brk 的系統(tǒng)調用。
舉例來說，我們通過 glibc 提供的chmod 函數(shù)來改變文件 etc/passwd 的屬性為 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;
}
在普通用戶下編譯運用，輸出結果為：
chmod failed, errno = 1
上面系統(tǒng)調用返回的值為-1，說明系統(tǒng)調用失敗，錯誤碼為1，在 /usr/include/asm-generic/errno-base.h 文件中有如下錯誤代碼說明：
#define EPERM 1 /* Operation not permitted */
即無權限進行該操作，我們以普通用戶權限是無法修改 /etc/passwd 文件的屬性的，結果正確。
使用 syscall 直接調用
使用上面的方法有很多好處，首先你無須知道更多的細節(jié)，如 chmod 系統(tǒng)調用號，你只需了解 glibc 提供的 API 的原型;其次，該方法具有更好的移植性，你可以很輕松將該程序移植到其他平臺，或者將 glibc 庫換成其它庫，程序只需做少量改動。
但有點不足是，如果 glibc 沒有封裝某個內核提供的系統(tǒng)調用時，我就沒辦法通過上面的方法來調用該系統(tǒng)調用。如我自己通過編譯內核增加了一個系統(tǒng)調用，這時 glibc 不可能有你新增系統(tǒng)調用的封裝 API，此時我們可以利用 glibc 提供的syscall 函數(shù)直接調用。該函數(shù)定義在 unistd.h 頭文件中，函數(shù)原型如下：
long int syscall (long int sysno, ...)
sysno 是系統(tǒng)調用號，每個系統(tǒng)調用都有唯一的系統(tǒng)調用號來標識。在 sys/syscall.h 中有所有可能的系統(tǒng)調用號的宏定義。
... 為剩余可變長的參數(shù)，為系統(tǒng)調用所帶的參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)調用的不同，可帶0~5個不等的參數(shù)，如果超過特定系統(tǒng)調用能帶的參數(shù)，多余的參數(shù)被忽略。
返回值 該函數(shù)返回值為特定系統(tǒng)調用的返回值，在系統(tǒng)調用成功之后你可以將該返回值轉化為特定的類型，如果系統(tǒng)調用失敗則返回 -1，錯誤代碼存放在 errno 中。
還以上面修改 /etc/passwd 文件的屬性為例，這次使用 syscall 直接調用：
#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;
}
在普通用戶下編譯執(zhí)行，輸出的結果與上例相同。
通過 int 指令陷入
如果我們知道系統(tǒng)調用的整個過程的話，應該就能知道用戶態(tài)程序通過軟中斷指令int 0x80 來陷入內核態(tài)(在Intel Pentium II 又引入了sysenter指令)，參數(shù)的傳遞是通過寄存器，eax 傳遞的是系統(tǒng)調用號，ebx、ecx、edx、esi和edi 來依次傳遞最多五個參數(shù)，當系統(tǒng)調用返回時，返回值存放在 eax 中。
仍然以上面的修改文件屬性為例，將調用系統(tǒng)調用那段寫成內聯(lián)匯編代碼：
#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
: "=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(存放在變量 rc 中)在 -1~-132 之間，就必須要解釋為出錯碼(在/usr/include/asm-generic/errno.h 文件中定義的最大出錯碼為 132)，這時，將錯誤碼寫入 errno 中，置系統(tǒng)調用返回值為 -1;否則返回的是 eax 中的值。
上面程序在 32位Linux下以普通用戶權限編譯運行結果與前面兩個相同!
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