使用嵌入汇编实现系统调用

此文仅用于MOOCLinux内核分析作业

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以下为正文

系统调用 就是用户态应用程序和内核提供的服务之间的一个接口。 它们通常是通过库把这些函数调用映射成进入操作系统所需要的原语。

在Linux中是通过软中断来实现这种操作系统陷入(OperatingSystem trap)的，在x86平台上，这条指令是int 0x80。也就是说在Linux中，系统调用的接口是一个中断处理函数的特例。

一.使用嵌入汇编实现系统调用

在system call中选择；

|number|abi|entry point|
|:---|
|39|i386|sys_mkdir|

这个函数的格式为：

asmlinkage long sys_mkdir(const char __user *pathname, umode_t mode);

• 使用c语言实现创建目录：

#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    int intr;
    mode_t mode=S_IRWXU | S_IRWXG | S_IROTH | S_IXOTH;

    intr=mkdir("temp",mode);

    if(intr==-1)
    {
    printf("directory create Fail!intr=%d\n",intr);
    return -1;
    }

    printf("the actual number of bytes %d \n",intr);
    return 0;
}

• 使用嵌入汇编实现创建目录：

#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int intr;
    mode_t mode=S_IRWXU | S_IRWXG | S_IROTH | S_IXOTH;

    asm volatile ("int $0x80"
                  : "=a" (intr)
                  : "a" (39), "b" ("temp"), "c" (mode)
                  : "memory");


    if(intr==-1)
    {
    printf("directory create Fail!intr=%d\n",intr);
    return -1;
    }

    printf("the actual number of bytes %d \n",intr);
    return 0;
}

Linux的系统调用通过int 0x80实现，用系统调用号来区分入口函数。规则可参看以下代码：

In Linux, system calls are implemented using GCC inline assembly. Whenever a system call with three arguments is made, the macro shown above is used to make the call. The syscall number is placed in eax, then each parameters in ebx, ecx, edx. And finally "int 0x80" is the instruction which makes the system call work.

这里的嵌入汇编格式为：

Extended assembler syntax:
asm ( assembler template
 : output operands /* optional */
 : input operands /* optional */
 : list of clobbered registers /* optional */
 );

关于sys_mkdir

asmlinkage long sys_mkdir(const char __user *pathname, umode_t mode);

从上面的定义中，可以看出，sys_mkdir有两个参数：

1. 要创建的目录名
2. mode of file
3. Return:当成功创建目录时，该函数返回0

运行情况

编译后运行，成功创建Temp文件夹，返回值为0：

inline1

当目录已经存在时，创建不成功：

inline2

二.分析

应用程序调用系统调用的过程是：

根据以上的代码具体分析：

1. 把系统调用的编号存入EAX
2. 把函数参数存入其它通用寄存器
3. 触发0x80号中断(int 0x80)

具体到上面的嵌入汇编代码，也就是:

1. 把sys_mkdir的系统调用号39存入eax，这里直接通过asm语句的输入实现("a" (39) )
2. 后面的两个参数并没有直接使用mov语句赋值，而通过asm的语句输入直接赋值
   － 把要创建的目录名字Temp存入ebx
   － 把mode传入ecx

具体过程如下图：

inline3

inline4

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三.总结

1. 系统调用实际上一种保护操作系统正常运行的设置。 由于操作系统快速的在每个进程间切换执行，同时这也带来了很多安全问题。
2. 只是系统调用由操作系统内核提供，运行于内核态
3. Linux的系统调用通过int 0x80实现，用系统调用号来区分入口函数。

参考

1. Linux系统调用
2. System Call
3. asm