title: 应用调试(四)系统调用SWI
date: 2019/01/19 18:05:39
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应用调试(四)系统调用SWI
系统调用
我们App中的open，read等实际上会触发swi异常，触发系统调用sys_open,sys_read等，内核根据swi的值来执行具体的操作
SWI代码片段分析
搜索下vector_swi，找到入口函数arch\arm\kernel\entry-common.S
.align 5
ENTRY(vector_swi)
@ 保存现场
sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE
stmia sp, {r0 - r12} @ Calling r0 - r12
add r8, sp, #S_PC
stmdb r8, {sp, lr}^ @ Calling sp, lr
mrs r8, spsr @ called from non-FIQ mode, so ok.
str lr, [sp, #S_PC] @ Save calling PC
str r8, [sp, #S_PSR] @ Save CPSR
str r0, [sp, #S_OLD_R0] @ Save OLD_R0
zero_fp
@ 获得swi的指令地址，确保是swi指令
ldr scno, [lr, #-4] @ get SWI instruction
A710( and ip, scno, #0x0f000000 @ check for SWI )
A710( teq ip, #0x0f000000 )
A710( bne .Larm710bug )
@ tbl等于数组表基地址
get_thread_info tsk
adr tbl, sys_call_table @ load syscall table pointer
ldr ip, [tsk, #TI_FLAGS] @ check for syscall tracing
@清除高8位
bic scno, scno, #0xff000000 @ mask off SWI op-code
@ #define __NR_SYSCALL_BASE 0x900000 这里swi的值实际上是0x900000 0x900001 ...所以要清除这个高位的9
eor scno, scno, #__NR_SYSCALL_BASE @ check OS number
@根据索引号，去tbl 这个数组中调用函数
@ tbl:数组表基地址, scno:要调用的sys_write()的索引值 lsl #2:左移2位,一个函数指针占据4个字节
cmp scno, #NR_syscalls @ check upper syscall limit
adr lr, ret_fast_syscall @ return address
ldrcc pc, [tbl, scno, lsl #2] @ call sys_* routine
这里首先获得swi这条指令的内容，swi指令位于
lr-4,原因如下图然后分析确保是swi指令，也就是
andip, scno, #0x0f000000获得全局的一个存有系统调用函数的数组的地址
通过swi的值去找到这个数组的索引，执行函数
分析sys_write
理论上，应该有sys_write存入这个指针数组，搜索下发现如下arch\arm\kernel\calls.S
/* 0 */ CALL(sys_restart_syscall)
CALL(sys_exit)
CALL(sys_fork_wrapper)
CALL(sys_read)
CALL(sys_write)
/* 5 */ CALL(sys_open)
......
同时有如下在arch\arm\kernel\entry-common.S，也就是先定义这个CALL，再将上面的定义全部包含进来
.equ NR_syscalls,0
#define CALL(x) .equ NR_syscalls,NR_syscalls+1
#include "calls.S"
#undef CALL
#define CALL(x) .long x
也就是说，我们可以自己定义一个swi val 在arch\arm\kernel\calls.S 放在最后面
/* 350 */ CALL(sys_timerfd)
CALL(sys_eventfd)
CALL(sys_hello) /* 添加一个自己的系统调用 */
构造sys_hello
仿照sys_write声明定义在include\linux\syscalls.h和fs\read_write.c
asmlinkage ssize_t sys_write(unsigned int fd, const char __user * buf, size_t count)
实现函数如下
asmlinkage void sys_hello(const char __user * buf, size_t count);
asmlinkage void sys_hello(const char __user * buf, size_t count)
{
char ker_buf[100];
if(buf)
{ copy_from_user(ker_buf, buf, (count<100)? count : 100);
ker_buf[99]='\0';
printk("sys_hello:%s\n",ker_buf);
}
}
应用程序调用SWI
参考glibc-2.3.6/,这里没去仔细看了，这里有个__brk函数，仿照着写，具体看下注释
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#define __NR_SYSCALL_BASE 0x900000
void hello(char *buf, int count)
{
/* swi */
asm ("mov r0, %0\n" /* save the argment in r0 */
"mov r1, %1\n" /* save the argment in r0 */
"swi %2\n" /* do the system call */
/* 输出部分，这里不需要输出，但是需要 : 占位*/
:
/* 输入部分， r表示寄存器 ，使用 %0 表示第一个*/
/* %0 %1 i表示立即数，也是就是Immediate 这里就是 swi的具体的值 */
: "r"(buf), "r"(count), "i" (__NR_SYSCALL_BASE + 352)
/* 损坏部，指令执行过程中可能引起的哪些寄存器发生变化*/
: "r0", "r1");
}
int main(int argc, char **argv)
{
printf("in app, call hello\n");
hello("hello", 6);
return 0;
}
嵌入汇编语法
格式如下所示:
- asm( 指令部 : 输出部 : 输入部 : 损坏部 );
- 如果没有的部分，冒号也不能省略
指令部
在指令部中,若出现%0、%1、%2等,则表示指令部后面的第几个变量.
比如上面代码的mov r0, %0\n
其中%0便会对应buf值,而r是一个约束条件字母,r表示任意一个寄存器,在预处理时,便会自动分配一个寄存器,将buf值放入该寄存器里,然后运行mov r0 (buf对应的寄存器)
输出部
每个输出部的约束条件字母都要加上"=",比如:
int num=5,val;
asm("mov %0,%1\n"
:"=r"(val) //指定val是一个输出部,执行mov后,val便等于5
:"i"(num) // "i"约束条件字母,表示num是一个立即数
: );
输入部
和输出部唯一不同的就是,在约束条件字母前不能加上=
常用的约束条件字母,如下图所示:
损坏部
和输入输出类似,一般用来处理操作的中间过程,因为这些原有的内容都会被损坏,比如上面的hello()里的r0, r1,只是用来当做参数,传递给内核的sys_hello()
测试APP
# mount -t nfs -o nolock,vers=2 192.168.95.222:/home/book/stu /mnt
# cd /mnt/code
# ./test_system_call
in app, call hello
sys_hello:hello # 这个“hello” 是系统调用打印的