系统调用的详细过程

清疚 2022-06-13 14:37 207阅读 0赞

# 用户态： #

首先先找到系统调用号，我们来看unistd.h头文件中这样一段代码：

#define __NR_restart_syscall      0
    #define __NR_exit		  1
    #define __NR_fork		  2
    #define __NR_read		  3
    #define __NR_write		  4
    #define __NR_open		  5
    #define __NR_close		  6
    #define __NR_waitpid		  7
    ......
    #define _syscall0(type,name) \
    type name(void) \
    { \
    long __res; \
    __asm__ volatile ("int $0x80" \
    	: "=a" (__res) \
    	: "0" (__NR_##name)); \
    __syscall_return(type,__res); \
    }

在这个头文件中，我们定义了一系列的宏，这些宏就是系统调用对用的系统调用号，比如for，它通过组装将name替换成fork之后进行二次展开就成了\_NR\_fork,因此在前面定义\_NR\_fork 就是2，因此fork对应的系统调用号就是2，而系统调用就是通过0x80号中断号找到对应的系统调用服务程序，而真正执行系统调用服务程序时就已经陷入内核态，在此之前我们需要将系统调用的调用号，调用参数进行传递，在陷入内核态前有这样一段汇编代码：（示例代码的系统调用有两个参数）

0: 89 da mov %ebx,%edx
     2: 8b 4c 24 08 mov 0x8(%esp,1),%ecx
     6: 8b 5c 24 04 mov 0x4(%esp,1),%ebx
     a: b8 4a 00 00 00 mov $0x4a,%eax
     f: cd 80 int $0x80

它首先把两个参数传入寄存器，然后将0x4a号（示例系统调用函数的系统调用号，不同的系统调用会不同，会根据前面得到的系统调用号传入eax）系统调用传入eax寄存器中，最后就调用int陷入内核态。

# 内核态： #

系统调用服务程序：

ENTRY(system_call)
    	pushl %eax			# save orig_eax
    	SAVE_ALL
    	GET_THREAD_INFO(%ebp)
    					# system call tracing in operation
    	testb $(_TIF_SYSCALL_TRACE|_TIF_SYSCALL_AUDIT),TI_flags(%ebp)
    	jnz syscall_trace_entry
    	cmpl $(nr_syscalls), %eax
    	jae syscall_badsys
    syscall_call:
    	call *sys_call_table(,%eax,4)

它首先将用户态的一些寄存器信息保存在自己的堆栈上（内核堆栈），save\_all就是一个宏，他将依次压入： %es %ds %eax %ebp %edi %esi %edx %ecx  %ebx,而es,ds,eax,ebp均有各自的用处，所以允许传递的最大参数的个数为后面5 个，如果更多就传递指针，通过copy\_from\_user函数在指针处获取参数 ，用户态信息保存完了，参数也保存了就call具体的系统函数，函数调用跳转表就是保存的系统函数的函数指针，通过系统调用号找到具体的系统函数就开始执行。

系统函数跳转表：

ENTRY(sys_call_table)
    	.long sys_restart_syscall	/* 0 - old "setup()" system call, used for restarting */
    	.long sys_exit
    	.long sys_fork
    	.long sys_read
    	.long sys_write
    	.long sys_open		/* 5 */
    	.long sys_close
    	.long sys_waitpid
    	.long sys_creat
    	.long sys_link
    	.long sys_unlink	/* 10 */
    	.long sys_execve