库函数和系统调用


系统调用(system call)是操作系统内核提供的函数,在内核态运行(kernel mode),属于函数中的低等下人,终身代号9527,虽然低等,但是谁也离不开他们,因为离开他们就没办法和内核打交道了,没办法和内核打交道就什么都歇菜了。。。

linux3.0.0-14的系统调用有346个,可以在源码的 linux-3.0/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S文件中找到所有的系统调用编号,如果以汇编的方法调用这些系统函数,那么放在EAX寄存器里面的值就是想要调用的函数的号码,把前20个贴在下面了,很多貌似很熟悉的吧:)

ENTRY(sys_call_table)
	.long sys_restart_syscall	/* 0 - old "setup()" system call, used for restarting */
	.long sys_exit
	.long ptregs_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 ptregs_execve
	.long sys_chdir
	.long sys_time
	.long sys_mknod
	.long sys_chmod		/* 15 */
	.long sys_lchown16
	.long sys_ni_syscall	/* old break syscall holder */
	.long sys_stat
	.long sys_lseek
	.long sys_getpid	/* 20 */


库函数是在系统调用上的一层包装,运行在用户态(user mode),打个比方吧,库函数相当于包工头,系统调用是工人,我们可以自己找工人分任务,但一般是把任务摊给包工头,包工头再去给工人分任务。

所以虽然最终所有的工作都是系统调用做的,但是我们更通常的做法是调用库函数,有以下几个原因:

  1. 库函数提供了抽象,抽象是个好东西,可以让我们把更多的注意力集中在要解决问题的核心。
  2. 库函数给我们提供的接口更人性化,所以调用起来更方便。
  3. 调用库函数更安全,内存管理不用自己太操心。
  4. 调用库函数效率更高,程序跑的更快。虽然库函数最终是调用系统函数,但是库函数会比我们用更好的方式方法调用系统函数。

我前面一篇博客算是个例子吧,可以参考看下:猛击进入

库函数不光可以在系统调用的基础上包装,也可以在其他库函数的基础上包装,提供更高级的抽象,更强大的功能。比如OGRE对OpenGL的包装,Qt对Xlib的包装,类似于从老总到秘书到部门主管到包工头再到工人的过程,当然我我们就是老总了,只要我们高兴,不光调用秘书(好邪恶啊。。。),直接调用主管,包工头,甚至自己当工人都可以,自己写个系统调用,然后重新编译内核,然后再调用自己写的系统调用,么么达,可以参考这篇,还有这篇。

最后介绍两个工具,strace和ltrace,strace查看我们的可执行文件调用了哪些系统调用,ltrace查看可执行文件调用了哪些库函数,喜欢逆向工程的朋友一定很喜欢。用法很简单,直接在命令后面跟可执行文件路径就好了。


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