如何通过内联汇编中的sysenter调用系统调用?
我们如何直接在x86 Linux中使用sysenter /
syscall来实现系统调用?有人可以提供帮助吗?如果您还可以显示amd64平台的代码,那就更好了。
我知道在x86中,我们可以使用
__asm__(" movl $1, %eax \n"
" movl $0, %ebx \n"
" call *%gs:0x10 \n"
);
间接路由到sysenter。
但是,我们如何直接使用sysenter / syscall进行编码以发出系统调用?
我找到了一些资料http://damocles.blogbus.com/tag/sysenter/。但是仍然很难弄清楚。
回答:
首先, (没有输入/输出/智能限制)。您需要扩展asm来告知编译器您修改的寄存器。请参阅GNUC手册中的inline asm和inline-assembly标签wiki,以获得指向其他指南的链接,以详细了解"D"(1)
作为asm()
语句一部分的含义。
我将向您展示如何通过编写HelloWorld!
使用write()
系统调用写入标准输出的程序来执行系统调用。这是该程序的源代码,没有实现实际的系统调用:
#include <sys/types.h>ssize_t my_write(int fd, const void *buf, size_t size);
int main(void)
{
const char hello[] = "Hello world!\n";
my_write(1, hello, sizeof(hello));
return 0;
}
可以看到,我将自定义系统调用函数命名为my_write
,以避免名称与write
libc提供的“
normal”冲突。此答案的其余部分包含my_write
i386和amd64 的来源。
回答:
i386 Linux中的系统调用是使用第128个中断向量实现的,例如,通过调用int
0x80您的汇编代码,当然,事先已经相应地设置了参数。可以通过进行相同的操作SYSENTER
,但实际上执行该指令是通过虚拟映射到每个正在运行的进程的VDSO实现的。由于SYSENTER
从未被视为int
0x80API 的直接替代品,因此它永远不会被用户级应用程序直接执行-
相反,当应用程序需要访问某些内核代码时,它将调用VDSO中的虚拟映射例程(这就是call
*%gs:0x10您的代码中用于),其中包含支持该SYSENTER
指令的所有代码。由于指令实际上是如何工作的,因此有很多。
如果您想了解更多有关此的内容,请查看此链接。它简要介绍了内核和VDSO中应用的技术。另请参阅《(x86)Linux系统调用的权威指南》
-一些系统调用(如getpid
且clock_gettime
如此简单),内核可以导出在用户空间中运行的代码+数据,因此VDSO无需进入内核,因此速度甚至比sysenter
可能。
// i386 Linux#include <asm/unistd.h> // compile with -m32 for 32 bit call numbers
//#define __NR_write 4
ssize_t my_write(int fd, const void *buf, size_t size)
{
ssize_t ret;
asm volatile
(
"int $0x80"
: "=a" (ret)
: "0"(__NR_write), "b"(fd), "c"(buf), "d"(size)
: "memory" // the kernel dereferences pointer args
);
return ret;
}
如您所见,使用int
0x80API相对简单。系统调用的数量转到eax
寄存器,而所需的系统调用去所有的参数分别为ebx
,ecx
,edx
,esi
,edi
,和ebp
。可以通过读取文件获得系统调用号码/usr/include/asm/unistd_32.h
。
功能的原型和说明可在手册的第二部分中找到,因此在这种情况下write(2)
。
内核保存/恢复了所有寄存器(EAX除外),因此我们可以将它们用作嵌入式asm的仅输入操作数。
请记住,Clobber列表还包含memory
参数,这意味着指令列表中列出的指令(通过buf
参数)引用了内存。(指向内联asm的指针输入并不意味着指向的内存也是输入。
回答:
在AMD64架构上,情况看起来有所不同,该架构采用了一种称为的新指令SYSCALL
。它与原始SYSENTER
指令有很大的不同,并且在用户界面应用程序中使用起来肯定更容易-CALL
实际上,它类似于正常的,并且使旧版本适应int0x80
新版本SYSCALL
非常简单。(除了使用RCX和R11而不是内核堆栈来保存用户空间RIP和RFLAGS,以便内核知道返回的位置)。
在这种情况下,系统调用的数量还通过了在寄存器rax
,但现在使用保存参数的寄存器近匹配函数调用约定:rdi
,rsi
,rdx
,r10
,r8
和r9
的顺序。(syscall
它本身销毁了它,rcx
所以r10
使用它代替rcx
,而让libc包装器函数仅使用mov r10, rcx
/ syscall
。)
// x86-64 Linux#include <asm/unistd.h> // compile without -m32 for 64 bit call numbers
// #define __NR_write 1
ssize_t my_write(int fd, const void *buf, size_t size)
{
ssize_t ret;
asm volatile
(
"syscall"
: "=a" (ret)
// EDI RSI RDX
: "0"(__NR_write), "D"(fd), "S"(buf), "d"(size)
: "rcx", "r11", "memory"
);
return ret;
}
(请参见在Godbolt上编译)
请注意,实际上唯一需要更改的是寄存器名称以及用于进行调用的实际指令。这主要归功于gcc扩展的内联汇编语法提供的输入/输出列表,该语法自动提供执行指令列表所需的适当移动指令。
的"0"(callnum)
匹配约束可以写成"a"
因为操作数0("=a"(ret)
输出)只具有一个寄存器从接;
我们知道它将选择EAX。使用更清晰的内容。
请注意,非Linux操作系统(如MacOS)使用不同的电话号码。甚至32位的arg传递约定也不同。
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