用户态调用Xen超级调用与Linux内核系统调用

一、从用户态访问系统调用

    通常，系统调用靠C库支持。用户程序通过包含标准头文件并和C库链接，就可以使用系统调用。但如果你仅仅写出系统调用，glibc库恐怕并不提供支持。

这里有一个好消息还有一个坏消息，好消息是Linux本身提供了一组宏定义linux/include/asm-x86_64/unistd.h文件中。坏消息是在2.6.20之后的内核版本取消了这一系列的宏，导致一开始编译源文件的时候出错，最后在2.6.18中找到了这段代码。其实这段汇编主要的作用就是将系统调用号传递给EAX寄存器，同时将从EAX寄存器取出返回值。

 

//test.c
#include <stdio.h>
#include <syscall.h>
#include <linux/errno.h>
#include <errno.h>

#define __NR_foo 312
#define MAX_ERRNO 127
#define __syscall "syscall"
#define __syscall_clobber "r11","rcx","memory"
#define __syscall_return(type,res)\
    do{\
        if((unsigned long)(res) >= (unsigned long)(-MAX_ERRNO)){\
            errno = -res;\
            res = -1;\
        }\
        return (type)(res);\
    }while(0)
#define _syscall0(type,name)\
    type name(void){\
        long __res;\
        __asm__ volatile(__syscall\
                : "=a" (__res)\
                : "0" (__NR_##name) : __syscall_clobber );\
        __syscall_return(type,__res);\
    }
_syscall0(long,foo)
int main(int argc,char** argv)
{
    long stack_size = 0;
    stack_size = foo();
    if(stack_size == -1)
    perror("ERROR");
    printf("The kernel stack size is %ld\n",stack_size);
    return 0;
}
Output: The kernel stack size is 8192

这里面有几点需要注意。

（1）由于我所编译的环境的内核版本是3.2.6，而之前也已经介绍过在2.6.20之后unistd.h文件中不再存在有这些宏，因此宏需要自己声明。上面的宏声明是我从2.6.18内核中拷贝过来的。

（2）除此之外还会遇到一个宏__syscall_return（type,res）用于返回系统调用执行后的返回值。

（3）在_syscallX这一系列宏当中存在一个__syscall宏，在源文件的开始定义为“syscall”，曾经试图去找它的定义，但是没有发现。需要说明的是，在我最初用“int $0x80”而不是“syscall”的时候，系统调用不成功。ERROR返回错误：Dad Address。

（4）在声明_syscall0(long,foo)后面没有分号。

下面的例子是从网上发现的。可以看到通过函数syscall将系统调用号传递进去。这样调用系统调用更方便。

 

//test1.c
#include <stdio.h>
#include <asm/unistd_64.h>
#include <syscall.h>
#include <sys/syscall.h>
#define __NR_foo 312
int main(int argc,char** argv)
{
    long ret = 0;
    ret = syscall(__NR_foo);
    printf("Thread Stack Size is %ld\n",ret);
    return 0;
}

Output: Thread Stack Size is 8192

二、从用户态访问超级调用

    以下是在网上发现的一个用户态调用Xen中hypervisor的例子。该例子中类似上面系统调用在Xen中新添加了一个超级调用。

 

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <xenctrl.h>
#include <xen/sys/privcmd.h>

#define __HYPERVISOR_print_string 39

int main(int argc,char** argv)
{
    int fd = 0;
    int ret = 0;
    char* message = NULL;
    if(argc != 2)
    {
        printf("Please input one parameter!\n");
        return -1;
    }
    message = (char*)malloc(sizeof(char) * strlen(argv[1] + 1));
    if (message == NULL) {
        printf("malloc failed");
        return -1;
    }
    strcpy(message,argv[1]);
    privcmd_hypercall_t hcall = {__HYPERVISOR_print_string, {message,0,0,0,0}};
    fd = open("/proc/xen/privcmd",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    else
        printf("fd=%d\n",fd);
    ret = ioctl(fd,IOCTL_PRIVCMD_HYPERCALL,&hcall);
    perror("ioctl err");
    printf("ret = %d\n",ret);

    close(fd);
    return 0;
}

之后便以Xen，重新加载Xen hypervisor,在xm dmesg命令下即可查看hypercall运行结果。