c - 在没有堆栈的情况下在 Linux 上进行系统调用

Question

在 Linux i386 上，int $0x80 系统调用 ABI 使得在没有有效用户空间堆栈的情况下执行系统调用变得容易。另一方面，vdso/vsyscall 接口(interface)需要访问堆栈。其他 Linux 端口在这方面的表现如何，尤其是 x86_64？他们有办法在没有堆栈的情况下进行系统调用吗？是否有每个架构的可用系统调用方法的引用？

Answer 1

总的来说:不知道。即使在 i386 上，如果有第 6 个参数，它也必须在堆栈上传递(例如对于 mmap)。

特别针对 x86_64:将系统调用号放入 %rax(注意:系统调用号的分配方式与 32 位完全不同)，%rdi< 中最多 6 个参数、%rsi、%rdx、%r10、%r8 和 %r9(这几乎但不完全与寄存器中传递参数的常用 ABI 相同——注意使用 %r10 而不是 %rcx)，以及使用 syscall 指令。结果在%rax中返回，%rcx和%r11被破坏。

x86_64 ABI 信息可以在 http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf 找到； Linux ABI 记录在附录中。 (如果在其他地方寻找 x86_64 ABI 信息，请注意 64 位 Windows 使用其自己的不同 ABI。)

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我认为 syscall 对用户堆栈框架没有任何要求才能正常工作。在被信号中断的情况下，处理程序显然需要一个健全的堆栈；但是下面的实验，它使用备用信号堆栈并故意在 syscall 周围丢弃 %rsp，对我来说效果很好:

$ cat syscall_sig.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

#define __NR_nanosleep 35

static sig_atomic_t alrm = 0;

void handler(int sig)
{
    if (sig == SIGALRM)
        alrm = 1;
}

int main(void)
{
    stack_t ss;
    struct sigaction sa;
    struct timespec req, rem;
    long ret;

    ss.ss_flags = 0;
    ss.ss_size = SIGSTKSZ;
    ss.ss_sp = malloc(ss.ss_size);
    sigaltstack(&ss, NULL);

    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = handler;
    sa.sa_flags = SA_ONSTACK;
    sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);

    alarm(1);

    req.tv_sec = 5;
    req.tv_nsec = 0;
    asm("xorq $0x12345678, %%rsp ; syscall ; xorq $0x12345678, %%rsp"
        : "=a" (ret)
        : "0" (__NR_nanosleep), "D" (&req), "S" (&rem)
        : "rcx", "r11", "memory");

    printf("syscall return code %ld, alarm flag %d\n", ret, alrm);

    return 0;
}

$ gcc -Wall -o syscall_sig syscall_sig.c
$ ./syscall_sig
syscall return code -4, alarm flag 1
$