如何从用户空间访问系统调用？

Question

我阅读了LKD 1中的一些段落，但 我无法理解以下内容：

从用户空间访问系统调用

通常，C库提供对系统调用的支持。用户应用程序可以从标准标头中提取函数原型，并与C库链接以使用您的系统调用（或库例程，后者又使用syscall调用）。但是，如果您只是编写了系统调用，则怀疑glibc是否已支持它！

幸运的是，Linux提供了一组宏，用于包装对系统调用的访问。它设置寄存器内容并发出陷阱指令。这些宏命名为，其中介于零和六个之间。该数字与传递给syscall的参数的数量相对应，因为宏需要知道需要多少个参数，并因此将其压入寄存器。例如，考虑定义为_syscall _n_ () nopen()

long open(const char *filename, int flags, int mode)

在没有显式库支持的情况下使用此系统调用的syscall宏将是

#define __NR_open 5
_syscall3(long, open, const char *, filename, int, flags, int, mode)

然后，应用程序可以简单地调用open()。

对于每个宏，都有2 +
2×n个参数。第一个参数对应于syscall的返回类型。第二个是系统调用的名称。接下来按照系统调用的顺序跟随每个参数的类型和名称。的__NR_open定义是在<asm/unistd.h>;
它是系统电话号码。的_syscall3宏展开与联汇编C函数;
该程序集执行上一节中讨论的步骤，将系统调用号和参数推送到正确的寄存器中，并发出软件中断以捕获到内核中。使用open()系统调用只需将这个宏放在应用程序中即可。

让我们编写宏以使用出色的新foo()系统调用，然后编写一些测试代码来展示我们的努力。

#define __NR_foo 283
__syscall0(long, foo)

int main ()
{
        long stack_size;

        stack_size = foo ();
        printf ("The kernel stack size is %ld\n", stack_size);
        return 0;
}

是什么 应用程序可以简单的调用open()是什么意思？

此外，对于最后一段代码，的声明在foo()哪里？以及如何使这段代码可编译和可运行？我需要包括哪些头文件？

1 Linux内核开发 ，作者：Robert Love。
在wordpress.com上的PDF文件（转到第81页）;
Google图书的结果。

Answer 1

首先，您应该了解linux内核的作用，并且应用程序 仅
通过系统调用 才能 与内核交互。

实际上，应用程序在内核提供的“虚拟机”上运行：它在用户空间中运行，并且只能（在最低计算机级别上）执行用户CPU模式所允许的由指令（例如SYSENTER或INT 0x80…）用于进行系统调用。因此，从用户级应用程序的角度来看，系统调用是原子的伪机器指令。

在Linux的大会HOWTO解释了如何一个系统调用可以在组件（即机器指令）的水平来完成。

的GNU库被提供对应于所述系统调用的C函数。因此，例如，开放函数是数字syscall上方的一小块胶水（即包装纸）NR__open（它使syscall然后更新errno）。应用程序通常在libc中调用此类C函数，而不是进行syscall。

您可以使用其他一些libc。例如，MUSL libc非常“简单”，其代码也许更易于阅读。它还将原始系统调用包装到相应的C函数中。

如果添加自己的syscall，则最好也实现一个类似的C函数（在您自己的库中）。因此，您还应该为库提供一个头文件。

另请参见intro（2）和syscall（2）和syscalls（2）手册页，以及VDSO在syscalls中的作用。

请注意，系统调用不是C函数。他们不使用调用堆栈（甚至可以在没有任何堆栈的情况下调用它们）。syscall基本上是NR__openfrom
的数字<asm/unistd.h>，是一条SYSENTER机器指令，约定errno在C库包装中设置哪些寄存器在syscall的参数之前保留，哪些寄存器在syscall的结果（包括失败结果）之后保留。syscall）。syscall的约定不是ABI规范中C函数的调用约定（例如x86-64
psABI）。因此，您需要一个C包装器。