了解 libc.a 中的简单 Linux 系统调用

Question

我正在使用 glibc-2.13-1 运行 64 位 Debian 4.7.2-5 Linux 系统。当我在libc.a 中搜索一些函数调用的汇编代码时，我遇到了这个：

file format elf64-x86-64

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <sync>:
   0:   b9 a2 00 00 00        mov    eax,0xa2
   5:   0f 05                 syscall
   7:   48 3d 01 f0 ff ff     cmp    rax,0xfffffffffffff001
   d:   0f 83 00 00 00 00     jae    13 <sync+0x13>
  13:   c3                    ret

我对这是做什么感到有点困惑。 mov eax,0xa2 的意义何在？如果这是一台 64 位机器，为什么不使用 rax 寄存器（系统调用如何知道要进行什么系统调用）？简而言之：这 5 行代码是做什么的？

Answer 1

0xa2 是系统调用号。内核使用它来决定执行什么实际功能，因为syscall 指令本身不包含任何信息。

至于rax，它确实被使用了。为了延续过去的传统，eax 是rax 的低 32 位的别名。但是，x64 架构有一个不为人知的怪癖：whenever you modify that low 32-bit part, the top 32-bits get zeroed。所以，实际上mov eax, 0xa2 等价于mov rax, 0xa2，只是它的编码更短。 NASM 或 as -O2 甚至会为您进行优化。

最后三个指令执行错误处理。如果%rax 介于-1 和-4095 之间，则表示系统调用返回了错误，对于任何 Linux 系统调用。以下是它在原始来源中的样子：

cmpq $-4095, %rax    /* Check %rax for error.  */
jae __syscall_error  /* Branch forward if it failed.  */
ret                  /* Return to caller.  */

您看到 jae 的目标错误，因为您正在反汇编一个可重定位对象，并且可重定位字段已设置为 0，因为它们将在最终链接时进行修补。

要查看重定位目标，将-r 切换到objdump 命令行：

0000000000000000 <sync>:
   0:   b8 a2 00 00 00          mov    $0xa2,%eax
   5:   0f 05                   syscall 
   7:   48 3d 01 f0 ff ff       cmp    $0xfffffffffffff001,%rax
   d:   0f 83 00 00 00 00       jae    13 <sync+0x13>
                        f: R_X86_64_PC32        __syscall_error-0x4
  13:   c3                      retq   

您可以看到偏移量f 处的字节将被修补，以便跳转到__syscall_error。

阅读https://cs.lmu.edu/~ray/notes/syscalls/ 了解有关系统调用的更多信息。
还有The Definitive Guide to Linux System Calls博客文章。

Answer 2

mov eax,0xa2 足以设置整个rax，因为修改诸如eax 之类的32 位通用寄存器总是将相应64 位寄存器的前32 位清零（在本例中为rax）。

系统调用号a2 是sync，请参阅/usr/src/linux/usr/include/asm/unistd_64.h 获取Linux x86-64 系统调用列表（将/usr/src/linux/ 替换为您安装Linux 源代码的目录）。

总的来说，这些行打开了一个在这些指令之前已经定义的文件，然后将syscall（在rax）的返回值与0xfffffffffffff001进行比较，然后有一些奇怪的东西：0f 83 00 00 00 00@ 987654333@ 是条件跳转到下一条指令，无论如何都会到达。