三种方法实现Linux系统调用

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：

一、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_open、sys_mmap、sys_write、sys_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 malloc、calloc、free 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。

二、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。

三、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！

以上就是本文的详细内容，希望大家喜欢。

赞 (0)

相关推荐

  • linux 系统调用与标准库调用的区别详细解析

    1.系统调用和库函数的关系 系统调用通过软中断int 0x80从用户态进入内核态. 函数库中的某些函数调用了系统调用. 函数库中的函数可以没有调用系统调用,也可以调用多个系统调用. 编程人员可以通过函数库调用系统调用. 高级编程也可以直接采用int 0x80进入系统调用,而不必通过函数库作为中介. 如果是在核心编程,也可以通过int 0x80进入系统调用,此时不能使用函数库.因为函数库中的函数是内核访问不到的. 2.从用户调用库函数到系统调用执行的流程. 1) 假设用户调用ssize_t wri

  • Linux C中库函数与系统调用的区别详细解析

    从程序完成的功能来看,函数库提供的函数通常是不需要操作系统的服务,函数是在用户空间内执行的,除非函数涉及到I/O操作等,一般是不会切到核心态的.系统调用是要求操作系统为用户提供进程,提供某种服务,通常是涉及系统的硬件资源和一些敏感的软件资源等. 函数库的函数,尤其与输入输出相关的函数,大多必须通过Linux的系统调用来完成.因此我们可以将函数库的函数当成应用程序设计人员与系统调用程序之间的一个中间层,通过这个中间层,我们可以用一致的接口来安全的调用系统调用.这样程序员可以只要写一次代码就能够在不

  • Linux中获取某个进程的系统调用以及参数（故障排查案例）

    当一个程序发生故障时,有时候想通过了解该进程正在执行的系统调用来排查问题.通常可以用 strace 来跟踪.但是当进程已经处于 D 状态(uninterruptible sleep)时,strace 也帮不上忙.这时候可以通过 复制代码 代码如下: cat /proc/<PID>/syscall 来获取当前的系统调用以及参数. 这里用最近排查的一个问题为例.碰到的问题是,发现一台服务器在执行 pvcreate 创建物理卷的时候卡死,进程状态为 D 复制代码 代码如下: # ps aux|gre

  • 基于Linux系统调用--getrlimit()与setrlimit()函数的方法

    功能描述:获取或设定资源使用限制.每种资源都有相关的软硬限制,软限制是内核强加给相应资源的限制值,硬限制是软限制的最大值.非授权调用进程只可以将其软限制指定为0~硬限制范围中的某个值,同时能不可逆转地降低其硬限制.授权进程可以任意改变其软硬限制.RLIM_INFINITY的值表示不对资源限制.用法: 复制代码 代码如下: #include <sys/resource.h>int getrlimit(int resource, struct rlimit *rlim);int setrlimit

  • 三种方法实现Linux系统调用

    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: 一.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 Interf

  • 加固Linux系统的三种方法总结

    加固Linux系统的三种方法总结 Linux命令行历史加固 通过配置系统环境变量实现记录用户在命令行执行的命令. vim /etc/profile.d/system_monitor.sh # 添加下面代码 export TMOUT=600 readonly TMOUT #history USER_IP=`who -u am i 2>/dev/null | awk '{print $NF}' | sed -e 's/[()]//g'` HISTDIR=/usr/share/.history if

  • 查看远程 Linux 系统中某个端口是否开启的三种方法

    这是一个很重要的话题,不仅对 Linux 管理员而言,对于我们大家而言也非常有帮助.我的意思是说对于工作在 IT 基础设施行业的用户来说,了解这个话题也是非常有用的.他们需要在执行下一步操作前,检查 Linux 服务器上某个端口是否开启. 假如这个端口没有被开启,则他们会直接找 Linux 管理员去开启它.如果这个端口已经开启了,则我们需要和应用团队来商量下一步要做的事. 在本篇文章中,我们将向你展示如何检查某个端口是否开启的 3 种方法. 这个目标可以使用下面的 Linux 命令来达成: nc

  • linux下配置jdk环境变量的三种方法总结

    一.修改/etc/profile文件当本机仅仅作为开发使用时推荐使用这种方法,因为此种配置时所有用户的shell都有权使用这些环境变量,可能会给系统带来安全性问题.用文本编辑器打开/etc/profile,在profile文件末尾加入:JAVA_HOME=/usr/share/jdk1.5.0_05 PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar export JAVA_HO

  • Linux 中锁定和解锁用户帐户的三种方法

    如果你已经在你的组织中实施了某种密码策略,你无需看这篇文章了.但是在这种情况下,如果你给账户设置了 24 小时的锁定期,你需要手动解锁用户帐户. 本教程将帮助你在 Linux 中手动锁定和解锁用户帐户. 这可以通过三种方式使用以下两个 Linux 命令来完成. passwd usermod 为了说明这一点,我们选择 daygeek 用户帐户.让我们看看,怎么一步步来实现的. 请注意,你必须使用你需要锁定或解锁的用户的帐户,而不是我们的帐户.你可以使用 id 命令检查给定的用户帐户在系统中是否可用

  • linux 远程控制windows系统下的程序(三种方法)

    有时候我们需要通过在linux上远程运行windows系统上的程序. 方法一: 通过python中的 winrm模块,前提条件,先提前设置好winrm服务.如何设置请自行百度,winRM服务是windows server下PowerShell的远程管理服务.Python脚本通过连接winRM模块操作windows命令行. import winrm def cmd_views(ip,cmd_comand): win = winrm.Session('http://'+ip+':5985/wsman

  • python获取linux系统信息的三种方法

    方法一:psutil模块 #!usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- import socket import psutil class NodeResource(object): def get_host_info(self): host_name = socket.gethostname() return {'host_name':host_name} def get_cpu_state(self): cpu_count = psutil.cpu

  • Linux添加Python path方法及修改环境变量的三种方法

    目录 一:用于当前终端: 二:用于当前用户: 三:用于所有用户: 在用Linux(OS:Centos 7.2)时看到有一行代码是: export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/home/usrname/models:/home/usrname/models/one 意思是将models以及其目录下的one文件夹加入系统环境中. 百度了发现环境变量有三种修改方式. 以上属于下述中的第一种. Linux 下设置环境变量有三种方法,一种用于当前终端,一种用于当前用户,一种用于所有用户

  • 详解linux下批量替换文件内容的三种方法(perl,sed,shell)

    在建设本网站的时候,发现新建了很多的网页,突然发现,每个文件都需要进行修改一样的内容,一个一个打开很是麻烦,所以,总结了一下如何快速修改一个目录下多个文件进行内容替换.第三种方法用的不多 方法一 使用perl ,命令如下: 复制代码 代码如下: find -name '要查找的文件名' | xargs perl -pi -e 's|被替换的字符串|替换后的字符串|g' 方法二 使用sed命令如下: 复制代码 代码如下: sed -i "s/原字符串/新字符串/g" `grep 原字符串

  • Linux启动新进程的三种方法

    Linux启动新进程的三种方法

    程序中,我们有时需要启动一个新的进程,来完成其他的工作. 下面介绍了三种实现方法,以及这三种方法之间的区别. 1.system函数-调用shell进程,开启新进程 system函数,是通过启动shell进程,然后执行shell命令进程. 原型: int system(const char *string); string:shell命令字符串 返回值:成功返回命令退出码,无法启动shell,返回127错误码,其他错误,返回-1. 代码示例如下: process_system.c #include

随机推荐