linux系统调用的三种方法

墨蓝 2022-09-10 04:21 160阅读 0赞

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：

### 1、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 函数来改变文件的属性为：

#include<stdio.h>
    int main()
    {
        int rc=chmod("./kali",0666);//这个必须是4个数字
        if(rc==-1)
        {
            perror("chmod fail\n");
        }
        else
            printf("chmod succeed\n");
        return 0;
    }

### 2、使用 syscall直接调用： ###

上面通过glibc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。
 *  ... ：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。

以上面的修改文件属性为例，使用syscall：

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<sys/syscall.h>
    int main()
    {
        //syscall在头文件unistd.h中，SYS_chmod在头文件syscall.h中
        int rc=syscall(SYS_chmod,"./kali",0777);
        if(rc==-1)
        {
            perror("chmod fail\n");
        }
        else
            printf("chmod succeed\n");
        return 0;
    }

### 3、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;
    }

参考：

[https://blog.51cto.com/u\_14590988/3148472][https_blog.51cto.com_u_14590988_3148472]

[https://blog.csdn.net/weixin\_39667452/article/details/115084096][https_blog.csdn.net_weixin_39667452_article_details_115084096]

[https_blog.51cto.com_u_14590988_3148472]: https://blog.51cto.com/u_14590988/3148472
[https_blog.csdn.net_weixin_39667452_article_details_115084096]: https://blog.csdn.net/weixin_39667452/article/details/115084096