SystemCall in Linux

LOGO
Linux System Call
‫دانشجو‬:‫استاد‬ ‫محمودی‬‫محمدجواد‬:‫صالحی‬ ‫امین‬‫مهندس‬
‫شبکه‬ ‫عامل‬‫سیستم‬‫واحد‬
‫پاییز‬‫ر‬‫پو‬‫ی‬ ‫شمس‬‫شهید‬ ‫دانشکده‬92

-‫سیستم‬‫عامل‬‫می‬‫تواند‬‫به‬‫سخت‬‫افزار‬‫ی‬ ‫دسترس‬‫داشته‬‫باشد‬‫ولی‬‫برنامه‬‫بردی‬‫ر‬‫کا‬‫نم‬‫ی‬‫تواند‬‫و‬‫با‬
‫استفاده‬‫از‬system call‫خواست‬‫ر‬‫د‬‫یس‬‫و‬‫سر‬‫ی‬ ‫خاص‬‫ا‬‫ر‬‫از‬‫سیستم‬‫عامل‬‫می‬‫کند‬‫و‬‫این‬
‫فرایند‬‫بخاطر‬‫حفاظت‬‫هسته‬‫از‬‫ی‬ ‫دسترس‬‫بر‬‫ر‬‫کا‬‫می‬‫باشد؛‬
-System call‫وقفه‬‫نرم‬‫ی‬‫ار‬‫ز‬‫اف‬‫است‬‫که‬‫نامه‬‫ر‬‫ب‬‫بردی‬‫ر‬‫کا‬‫با‬‫از‬‫آن‬‫استفاده‬
‫می‬‫کند؛‬
2/24SystemCall in Linux

-System call‫در‬‫الیه‬‫هسته‬‫انجام‬‫می‬‫شود؛‬
-‫هر‬system call‫ه‬‫ر‬‫شما‬‫مختص‬‫به‬‫خود‬‫د؛‬‫ر‬‫دا‬
-‫وقتی‬‫فرآیند‬‫یک‬‫برنامه‬‫بردی‬‫ر‬‫کا‬‫خواست‬‫ر‬‫د‬‫یک‬‫یس‬‫و‬‫سر‬‫ا‬‫ر‬‫از‬‫هسته‬‫می‬‫دهد‬‫نوع‬‫وقفه‬‫از‬‫ی‬‫و‬‫ر‬‫ل‬‫جدو‬IDT
‫تشخیص‬‫داده‬‫می‬‫شود‬‫؛‬
-‫در‬Linux‫فراخوانی‬‫سیستم‬‫توسط‬‫کد‬‫اسمبلی‬INT $0x80‫انجام‬‫می‬‫شود؛‬
-‫همچنین‬‫ه‬‫ر‬‫شما‬system call(‫که‬‫یک‬‫آرگومان‬‫است‬)‫ا‬‫ر‬‫به‬‫ثبات‬eax‫پاس‬‫می‬‫دهد‬.‫یک‬API‫ممکن‬‫است‬
‫چند‬system call‫تولید‬‫کند‬‫بنابراین‬‫برای‬‫مدیریت‬‫آن‬‫ها‬‫آرگومان‬‫هایی‬‫هم‬‫فرستاده‬‫می‬‫شود‬‫که‬‫در‬‫ثب‬‫ات‬‫های‬
ebx‫و‬ecx‫ار‬‫ر‬‫ق‬‫می‬‫گیرد‬.

-‫هسته‬(linux kernel 2.6.11)‫از‬‫ایه‬‫ر‬‫آ‬289‫خانه‬‫ای‬sys_call_table‫برای‬
‫ذخیره‬‫س‬‫ر‬‫آد‬‫هر‬‫یس‬‫و‬‫سر‬systemcall‫استفاده‬‫می‬‫کند‬.‫اندیس‬‫ایه‬‫ر‬‫آ‬‫که‬‫ه‬‫ر‬‫شما‬‫مربوط‬‫ب‬‫ه‬
systemcall‫میباشد‬‫در‬‫ثبات‬eax‫است‬.
-‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫ر‬‫دستو‬0x80$ int‫یا‬sysenter‫از‬‫مد‬‫بر‬‫ر‬‫کا‬‫سوییچ‬‫می‬‫شود‬‫به‬‫مد‬
‫هسته‬‫برای‬‫عملیات‬systemcall‫و‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬iret‫یا‬sysexit‫از‬‫مد‬‫هسته‬‫به‬‫مد‬
‫بر‬‫ر‬‫کا‬‫سوییچ‬‫می‬‫شود‬.

-‫نده‬‫ز‬‫پردا‬‫که‬‫کند‬ ‫می‬ ‫استفاده‬‫نام‬‫این‬‫به‬ ‫خاص‬‫پشته‬‫یک‬ ‫از‬‫ها‬ ‫جیستر‬‫ر‬‫مدیریت‬ ‫برای‬‫جیست‬‫ر‬‫شامل‬‫های‬ ‫ر‬
‫مثل‬‫استاتیک‬‫های‬ ‫جیستر‬‫ر‬‫و‬‫عمومی‬ ‫و‬‫سیستمی‬‫مثل‬‫دینامیک‬esp0‫تا‬esp2.
--‫عموما‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫ی‬ ‫دسترس‬‫یت‬‫ر‬‫مدی‬‫همچنین‬‫و‬‫هسته‬‫و‬‫بر‬‫ر‬‫کا‬‫مد‬‫تغییر‬i/o‫شود‬‫می‬‫استفاده‬‫برعکس‬‫و‬‫هسته‬‫به‬.
-‫نده‬‫ز‬‫پردا‬‫می‬‫بدست‬‫آن‬ ‫از‬ ‫ا‬‫ر‬‫هسته‬‫مد‬ ‫پشته‬‫س‬‫ر‬‫آد‬‫د‬‫ر‬‫آو‬(.‫در‬‫که‬esp0‫است‬‫شده‬ ‫ذخیره‬)
--‫برای‬‫مقدار‬‫کند‬ ‫پیدا‬‫دست‬‫سگمنت‬ ‫این‬‫به‬ ‫نتواند‬‫بر‬‫ر‬‫کا‬‫مد‬ ‫در‬ ‫نده‬‫ز‬‫پردا‬ ‫اینکه‬DPL = 0‫است‬.
-‫جیستر‬‫ر‬tr‫ی‬‫حاو‬‫باشد‬‫می‬ ‫توصیفگر‬‫ل‬‫جدو‬‫در‬‫آن‬‫توصیفگر‬ ‫س‬‫ر‬‫آد‬.
-‫مقادیر‬limit‫و‬base‫آن‬hidden‫به‬‫اجعه‬‫ر‬‫م‬‫ن‬‫بدو‬‫این‬‫ر‬‫بناب‬‫باشد‬‫می‬GDT‫د‬‫و‬‫بر‬‫س‬‫ر‬‫آد‬‫به‬‫مستقیما‬‫تواند‬‫می‬.

‫از‬‫سه‬‫جیستر‬‫ر‬‫خاص‬‫ه‬‫ر‬‫منظو‬(MSR)‫استفاده‬‫میشود‬:
SYSENTER_CS_MSR  segment selector for kernel code segment
SYSENTER_EIP_MSR  linear address for kernel entry point
SYSENTER_ESP_MSR  kernel stack pointer
‫تابع‬‫بوسیله‬‫هسته‬ ‫ای‬ ‫نده‬‫ز‬‫پردا‬‫هر‬ ‫در‬enable_sep_cpu( )‫سه‬‫کند‬‫می‬ ‫اولیه‬ ‫دهی‬ ‫مقدار‬ ‫ا‬‫ر‬ ‫جیستر‬‫ر‬:
‫هسته‬ ‫کد‬‫سگمنت‬ ‫انتخابگر‬‫در‬ ‫ا‬‫ر‬SYSENTER_CS_MSR‫؛‬ ‫نویسد‬‫می‬
‫خطی‬ ‫س‬‫ر‬‫آد‬‫تابع‬sysenter_entry( )‫در‬ ‫ا‬‫ر‬SYSENTER_CS_EIP‫؛‬ ‫نویسد‬‫می‬
‫مکان‬ ‫انتهای‬‫خطی‬ ‫س‬‫ر‬‫آد‬TSS‫در‬ ‫ا‬‫ر‬SYSENTER_CS_ESP‫نویسد‬ ‫می‬.

‫یک‬System call handler‫دهد‬ ‫می‬‫انجام‬ ‫ا‬‫ر‬‫یر‬‫ز‬ ‫وظایف‬:
•‫ی‬‫نگهدار‬‫هسته‬‫سطح‬‫پشته‬ ‫در‬‫جیسترها‬‫ر‬‫مقادیر‬‫؛‬
•Handler Systemcall service‫تابع‬ ‫از‬‫استفاده‬ ‫با‬xyz( )‫؛‬
•‫دستیابی‬‫حالت‬ ‫از‬ ‫شدن‬‫خارج‬:‫س‬‫و‬‫جیسترها‬‫ر‬ ‫در‬ ‫هسته‬ ‫مد‬ ‫پشته‬ ‫ی‬‫و‬‫ر‬ ‫های‬‫ش‬‫ز‬‫ار‬‫ذخیره‬‫ویچ‬
‫از‬ ‫شدن‬‫بر‬‫ر‬‫کا‬ ‫مد‬ ‫به‬ ‫هسته‬‫مد‬.

USER MODE KERNEL MODE
system_call:
….
sys_xyz()
….
SYSEXIT
sys_xyz(){
…
}
xyz(){
….
SYSCALL
….
}
...
xyz();
...
API of system call system call routin
in standard library
systemcall handler systemcall service routine

16/24
‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫ای‬‫ر‬‫اج‬‫یک‬‫اخوان‬‫ر‬‫ف‬‫سیستمی‬‫،فایل‬‫ها‬‫و‬‫پوشه‬‫های‬:
1. ~/linux/arch/i386/kernel/syscall_table.S ‫سیستمی‬ ‫های‬ ‫فراخوان‬ ‫نام‬ ‫شامل‬--------
‫سیستمی‬ ‫های‬ ‫فراخوان‬ ‫ه‬‫ر‬‫شما‬ ‫شامل‬-----------2. ~/linux/include/asm−i386/unistd.h
3. ~/linux/include/linux/syscalls.h ----------------------- ‫های‬ ‫فراخوان‬ ‫توابع‬ ‫شامل‬
‫سیستمی‬
‫ا‬‫ر‬‫تغییر‬‫های‬ ‫پوشه‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫فایل‬ ‫و‬:
1. ~/mycall ‫ها‬ ‫فایل‬ ‫ی‬‫نگهدار‬ ‫ای‬‫ر‬‫ب‬ ‫ای‬ ‫پوشه‬-----------------------------------------
2. ~/mycall/Makefile ‫ایی‬‫ر‬‫اج‬‫فایل‬-----------------------------------------------
3. ~/mycall/mycall.c----------------------------- ‫سیستمی‬ ‫های‬ ‫اخوان‬‫ر‬‫ف‬ ‫کد‬ ‫منبع‬ ‫فایل‬
4. testmycall.c------------------------- ‫کند‬ ‫می‬‫استفاده‬‫سیستمی‬ ‫های‬ ‫اخوان‬‫ر‬‫ف‬‫از‬ ‫که‬ ‫فایلی‬
5. testmycall.h ‫آن‬ ‫فایل‬ ‫هدر‬------------------------------------------------------
‫ا‬‫ر‬‫ایجاد‬‫کنیم‬‫می‬.SystemCall in Linux

syscall_table.S
Add “.long sys_mycall" at the end of the list ‫کنیم‬‫می‬‫تعریف‬‫ا‬‫ر‬‫سیستم‬‫اخوان‬‫ر‬‫ف‬ ‫نام‬
18/24
unistd.h
Add "#define __NR_mycall <Last_System_Call_Num+ 1>" at the end of the
list.
If the last system call defined here is:
"#define __NR_vmsplice316", then add:
"#define __NR_mycall317" at the end of the list.
And change "#define NR_syscalls 317" to:
"#define NR_syscalls 318"
syscalls.h
Add "asmlinkage long sys_mycall(int i);” at the end of the file
Modify
SystemCall in Linux

mycall
‫یم‬‫ر‬‫گذا‬‫می‬‫ا‬‫ر‬ ‫آن‬‫نام‬‫و‬‫کنیم‬‫می‬‫ایجاد‬‫و‬‫بر‬‫و‬‫ر‬ ‫مسیر‬‫در‬‫پوشه‬ ‫یک‬mycall:/usr/src/linux
19/24
mycall.c
‫یم‬‫ر‬‫گذا‬‫می‬‫ا‬‫ر‬‫آن‬‫نام‬‫و‬‫کنیم‬‫می‬ ‫ایجاد‬‫و‬‫بر‬‫و‬‫ر‬ ‫مسیر‬‫در‬‫فایل‬ ‫یک‬:mycall.c/usr/src/linux/mycall
#include<linux/linkage.h>
asmlinkage long sys_mycall(int i)
{
return i+10;
}
Asmlinkage ‫د‬‫ر‬‫دا‬ ‫ار‬‫ر‬‫ق‬‫کرنل‬ ‫پشته‬ ‫ي‬‫و‬‫ر‬ ‫تابع‬ ‫نهاي‬ ‫آرگوما‬ ‫گويد‬‫مي‬ ‫کامپايلر‬ ‫به‬----
Creat
testmycall.h
‫کند‬‫می‬‫کار‬ ‫ما‬‫سیستمی‬‫اخوان‬‫ر‬‫ف‬ ‫با‬‫که‬‫است‬ ‫ای‬ ‫برنامه‬‫هر‬‫شامل‬‫و‬‫کنیم‬‫می‬ ‫ایجاد‬‫ا‬‫ر‬ ‫فایل‬‫هدر‬ ‫این‬
#include<linux/unistd.h>
#define __NR_mycall 317
_syscall1(long, mycall, int, i)
Makefile
obj−y := mycall.o
SystemCall in Linux

20/24
Creat
testmycall.c
‫که‬ ‫ای‬ ‫پوشه‬ ‫همان‬ ‫در‬ ‫هم‬ ‫ا‬‫ر‬ ‫فایل‬ ‫این‬testmycall.h‫یم‬‫ز‬‫سا‬ ‫می‬ ، ‫ساختیم‬ ‫ا‬‫ر‬.
#include<stdio.h>
#include<syscalls.h>
#include "testmycall.h"
int main(void)
{
printf("%dn", mycall(15));
}
long mycall(int i)
{
return syscall(__NR_mycall, i);
}
SystemCall in Linux

socket() : int socket(int domain, int type, int protocol);
create an endpoint for communication and returns a
descriptor
21/24
domain
selects the protocol family which will be used for
communication. These families are defined in
<sys/socket.h>
Local communication, IPv4 ,IPv6 , IPX - Novell , Kernel user interface
device ,ITU-T X.25 / ISO-8208 ,etc.
type
which specifies the communication semantics
SOCK_STREAM : Provides sequenced, reliable, two-way, connection-
based byte streams. An out-of-band data transmission mechanism may
be supported.
SOCK_RAW : Provides raw network protocol access.
SystemCall in Linux

Connect () :
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
22/24
Sockfd : number of socket discriptor
*serv_addr : address of table
addrlen : kind of addressing
Listen () : int listen(int sockfd, int backlog);
Socket Used to for listening Inline
backlog : defines the maximum length the queue of
pending connections may grow to
SystemCall in Linux

Refrences:
- understanding the linux kernel , 3rd edition , by Daniel P.Bovet, Marco Cesati
-Implement a Sys Call on Linux 2.6 for i386 , by Amit Choudhary
- INTEL 80386 PROGRAMMER'S REFERENCE MANUAL
-Operating Systems Design and Implementation, Third Edition, By Andrew S. Tanenbaum
-Operating System Concepts ,Abraham Silberschatz,(2013)

‫تشکر‬ ‫با‬

SystemCall in Linux

More Related Content

Similar to SystemCall in Linux (20)

SystemCall in Linux