关于Linux的系统调用

【这里只研究 x86 平台下的】
1. 相关文件：
系统调用号的定义：
arch/x86/include/asm/unistd_32.h

这里对每个系统调用都分配了一个系统调用号。

系统调用表的定义：
arch/x86/kernel/syscall_table_32.S

这里是用汇编语言定义的系统调用表，系统启动时会加载到指定的内存区域

那么，这些sys_* 系统调用例程怎么定义的呢？ 在某个版本以前，我们可以直接通过sys_* 找到该函数的定义，但是，在linux-3.1.1中，我们只能看到使用该函数的地方，却找不到定义该函数的地方了，因为可能通过宏来定义了，如： SYSCALL_DEFINE0, SYSCALL_DEFINE1,SYSCALL_DEFINE2,…
参考文件 include/linux/syscalls.h：

当然，也可能没有通过宏来定义，我们不妨还按照sys_ 来搜索。

让我们来找找sys_fork 吧：
grep SYSCALL_DEFINE -r * | grep fork
没有结果， 在试试sys_fork
grep sys_fork -r *
结果太多了，我只关心x86平台下的实现，如下：
grep sys_fork -r * | grep x86
大概在文件：./arch/x86/kernel/process.casm/syscalls.h 中

再看看./arch/x86/kernel/process.c ：

我们知道，系统调用也是通过一个系统中断来实现的，linux上，所有的系统调用都是通过一个中断号为 0x80的中断来实现的，参考文件：
arch/x86/include/asm/irq_vectors.h

那么，中断向量表又是在什么时候初始化的呢？
arch/x86/kernel/traps.c 中初始化了中断向量表，里面也指定了 0x80 的中断处理例程是 system_call

那么， system_call 又是怎么定义的呢？
arch/x86/kernel/entry_32.S

这里我们还发现系统调用被跟踪的逻辑，就是 syscall_trace_entry， 同样出现在文件： arch/x86/kernel/entry_32.S中;
ptrace 函数就是利用这个功能来实现的。

那么， syscall_trace_enter 的实现又是在哪里的呢？
arch/x86/kernel/ptrace.c

ptrace是不是很强大？ 记住： ptrace本身可不是系统调用，如果是的话就死循环了。

问题： ptrace.c 中没有定义ptrace这个函数，但是 man ptrace 时，却又如下定义：
long ptrace(enum __ptrace_request request, pid_t pid, void *addr, void *data);

那么这个函数又是怎么来的呢？

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现在，我要执行一个fork系统调用时，是怎么通过fork符号来找到系统调用表中的指定的例程的呢？？？？？？？？？？？？？？？

下面的就不要看了，只是猜测。。。。。。。。。。。。。。。。。。

系统调用都到这里来执行：
arch/x86/kernel/sys_i386_32.c

对于较新的cpu来讲，系统调用是通过： ./vdso/vdso32/sysenter.S 中的__kernel_vsyscall来实现的，其中使用了一个新的cpu指令： sysenter

关于Linux共享库的一点儿知识

1. 关于动态链接的文件依赖的共享库：
链接时使用-l指定的库文件都会记录到elf文件里面的，程序加载前的动态链接一定会加载的，不管你的程序是否会用到；如：
======= phpor.c ============

  1. #include <stdlib.h>
  3. void phpor_hello() {
  4.         printf(“hello\n”);
  5. }

======= phpor_test.c =============

  1. //void phpor_hello();
  3. int main(int ac, char **av) {
  4. //  phpor_hello();
  5.     printf(“no dependent \n”);
  6.     return 0;
  7. }

———————————-

# gcc -shared -o libphpor.so phpor.c
# gcc -o phpor_test -l phpor -L. phpor_test.c
# LD_LIBRARY_PATH=. ./phpor_test
no dependent
# LD_LIBRARY_PATH=. ldd ./phpor_test
libphpor.so => ./libphpor.so (0x00e4f000)
libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0x00865000)
/lib/ld-linux.so.2 (0x00846000)

你可以把libphpor.so 删掉，执行的时候就报错了

2. 关于共享库的版本号：
我创建了一个so文件 libphpor.so.1 ，现在我要编译一个phpor_test的文件，该文件依赖libphpor.so.1,于是有如下命令：
gcc -o phpor_test -l phpor -L. phpor_test.c
我的libphpor.so.1 是在当前目录下的，所以 -L.
如果我不创建软连接 libphpor.so => libphpor.so.1 的话，则是无法连接的。 为什么不能直接使用 libphpor.so.1 呢？ 关键是：
# ldd /bin/ls
librt.so.1 => /lib/tls/librt.so.1 (0x00ce9000)
libacl.so.1 => /lib/libacl.so.1 (0x00f7f000)
libselinux.so.1 => /lib/libselinux.so.1 (0x00a22000)
libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0x00865000)
libpthread.so.0 => /lib/tls/libpthread.so.0 (0x009f5000)
/lib/ld-linux.so.2 (0x00846000)
libattr.so.1 => /lib/libattr.so.1 (0x00502000)

为什么ls这个命令就能依赖一个带有主版本号的库，而我就不能依赖指定的主版本号？

我只好创建一个软连接 libphpor.so => libphpor.so.1 ，因为该so文件没有在LD_LIBRARY_PATH 下，所以，这里测试时临时指定一下：
LD_LIBRARY_PATH=. ./phpor_test

3. 关于共享库、静态库和动态链接、静态链接的概念
共享库、静态库

强调的是：

我能否被其它程序动态加载

特点：

  1. 静态库（不是静态链接的可执行程序）可能（也可能不）依赖别的未定义的符号，但是，自己不知道（也不会说明）这些符号在那里可以找到，即： 不描述依赖关系
  2. 共享库可能（也可能不）依赖别的未定义的符号，但是，如果有未定义符号，则自己会说明需要动态加载哪些共享库，即：描述依赖关系
  3. 其实，静态库实际是没有经过链接的，只是一些目标文件的打包；共享库是经过了链接这个步骤了的

动态链接、静态链接：

强调的是：

我（就是链接的结果文件，可能是一个可执行文件，也可能是一个共享库so文件，注意，so文件有的也可以直接执行，但一定不是静态库文件）在运行的时候，是否依赖别的动态库文件。

特点：

  1. 动态链接的文件一定依赖其他的so文件，至少要依赖 ld.so
  2. 静态链接的文件一定不依赖其他的so文件

库类型与链接类型之间的关系：

  1. 共享库也可以是静态链接的，如：
    # ldd /lib/ld-linux.so.2
    statically linked
  2. 可以使用共享库来静态链接生成一个静态的可执行程序，如：
    LD_LIBRARY_PATH=. gcc -o phpor_test -static -l phpor -L. phpor_test.c
  3. 你也可以使用静态库来动态链接生成一个动态的可执行程序， 如：
    # gcc -o phpor_test phpor_test.c ./libphpor.a
    # ./phpor_test
    hello
    # ldd phpor_test
    libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0x00b9a000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0x00b7b000)

4. 我们说，共享库也可以是静态链接的，下面我们做一个实验，把上面的phpor.c 编译成一个静态链接的共享库文件：
因为linux几乎所有程序都依赖libc.so， 现在要静态链接，就需要指定需要的.a 文件 libc.a， 在/usr/lib下； 一般默认是动态链接的，如果要静态连接，就需要使用 -static 选项指定，命令如下：
gcc  -shared  -static -o libphpor.so.2 /usr/lib/libc.a  phpor.c
但是，这样编译的结果还是动态链接的，为什么？ -static 没有起作用吗？
使用如下命令：
# gcc  -shared  -nodefaultlibs -o libphpor.so.2 /usr/lib/libc.a  phpor.c
# ldd libphpor.so.2
statically linked

当然，您可以同时使用 -nodefaultlibs和 -static ； 不明白的是： 难道static不是用来屏蔽其它的动态库文件的吗？

先生成目标文件，自己使用ld命令来做静态连接：
# gcc -o phpor.o -c phpor.c
# ld -shared -dn -o libphpor.so.3 phpor.o
# ldd libphpor.so.3
statically linked
# ln -s  libphpor.so.3 libphpor.so
# LD_LIBRARY_PATH=. ./phpor_test
hello
又有问题了，为什么我没有指定/usr/lib/libc.a ， 这里却能链接完成，而且还能用了呢？难道ld帮我做了？

 

动态库不仅能节省磁盘空间，也能节省内存空间。

 

什么是导出（export）环境变量

1.  执行如下命令：
aVar=theValue
echo $aVar
不会输出theValue

2. 执行如下命令：
export aVar=theValue
echo $aVar
输出： theValue
说明：
如果没有export， 则，只作用于当前的命令； 如果export了，则相当于修改了当前shell的环境

3. 比较如下两个命令

第一个命令中的aVar是当前shell中的环境变量，因为没有使用export，所以只为空；
第二个命令（注意：使用的是单引号）中的$aVar是eval进程中的环境变量，而前面没有使用export，所以，只作用于eval进程，所以aVar就有值了