Linux系统调用号列表、系统调用的三种方式

末蓝、 2022-10-16 02:59 315阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  Linux系统调用号
 *   *  什么是Linux系统调用号
 *  系统调用的三种方式
 *  参考

# Linux系统调用号 #

## 什么是Linux系统调用号 ##

在Linux中，每个系统调用被赋予一个系统调用号。这样，\*\*通过独一无二的号就可以关联系统调用。\*\*当用户空间的进程执行一个系统调用的时候，这个系统调用号就用来指明到底是要执行哪个系统调用；

系统调用号相当重要，一旦分配就不能再又任何变更，否则编译好的应用程序就会崩溃。此外，如果一个系统调用被删除，它所占用的系统调用号也不允许被回收利用，否则，以前编译过的代码会调用这个系统调用，但事实上却调用的是另外一个系统调用。

Linux有一个“未实现”系统调用sys\_ni\_syscall(),它除了返回-ENOSYS外不做任何其他工作，这个错误号就是专门针对无效的系统调用而设的。虽然很罕见，但如果一个系统调用被删除，或者变得不可用，这个函数就要负责“填补空缺”。

**内核记录了系统调用表中的所有已注册过的系统调用的列表**，存储在sys\_call\_table中。每一种体系结构中，都明确定义了这个表。**这个表为每一个有效的系统调用指定了唯一的系统调用号。**

系统调用号的定义在 /usr/include/asm/unistd.h 文件中。

# 系统调用的三种方式 #

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。

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。

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。

以修改文件属性为例，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。

# 参考 #

系统调用的三种方式  
参考URL: https://blog.csdn.net/QFFQFF/article/details/76762232