三种方法实现Linux系统调用
系统调用（SystemCall）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（ApplicationProgrammingInterface），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etc/passwd的属性为444：
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
intmain()
{
intrc;
rc=chmod("/etc/passwd",0444);
if(rc==-1)
fprintf(stderr,"chmodfailed,errno=%d\n",errno);
else
printf("chmodsuccess!\n");
return0;
}
在普通用户下编译运用，输出结果为：
chmodfailed,errno=1
上面系统调用返回的值为-1，说明系统调用失败，错误码为1，在/usr/include/asm-generic/errno-base.h文件中有如下错误代码说明：
#defineEPERM 1 /*Operationnotpermitted*/
即无权限进行该操作，我们以普通用户权限是无法修改/etc/passwd文件的属性的，结果正确。
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：
longintsyscall(longintsysno,...)
- 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。
还以上面修改/etc/passwd文件的属性为例，这次使用syscall直接调用：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/syscall.h>
#include<errno.h>
intmain()
{
intrc;
rc=syscall(SYS_chmod,"/etc/passwd",0444);
if(rc==-1)
fprintf(stderr,"chmodfailed,errno=%d\n",errno);
else
printf("chmodsucceess!\n");
return0;
}
在普通用户下编译执行，输出的结果与上例相同。
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int0x80来陷入内核态（在IntelPentiumII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>
intmain()
{
longrc;
char*file_name="/etc/passwd";
unsignedshortmode=0444;
asm(
"int$0x80"
:"=a"(rc)
:"0"(SYS_chmod),"b"((long)file_name),"c"((long)mode)
);
if((unsignedlong)rc>=(unsignedlong)-132){
errno=-rc;
rc=-1;
}
if(rc==-1)
fprintf(stderr,"chmodefailed,errno=%d\n",errno);
else
printf("success!\n");
return0;
}
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。
上面程序在32位Linux下以普通用户权限编译运行结果与前面两个相同！
以上就是本文的详细内容，希望大家喜欢。