x86_64 Linux 上定义的 ioctl 系统调用的用户空间包装器在哪里？

Posted 2023-02-24

【中文标题】x86_64 Linux 上定义的 ioctl 系统调用的用户空间包装器在哪里？

【英文标题】：Where is userspace wrapper for ioctl system call defined on x86_64 Linux?

【发布时间】：2017-05-05 21:42:48

【问题描述】：

我（出于好奇）一直想知道在 x86_64 Linux 上，ioctl 系统调用的用户空间包装器在哪里定义。我的第一个想法是 glibc - 在我的 Fedora 24 盒子上检查已安装版本上的暴露符号后，我可以看到（除非我做错了）libc 将 ioctl 符号暴露为“W”，这意味着它是一个弱符号默认实现。 misc/ioctl.c 的 glibc 源代码树中的默认实现似乎是一个存根，只是将 errno 设置为 ENOSYS 并返回 -1。

无论如何，ioctl 都可以工作（显然，否则我的系统将不会很好用）。我知道它可能是文件中某处的汇编代码，它以某种方式组装和链接，从而覆盖了 glibc 暴露的弱符号。我也知道，应用程序完全有可能直接使用系统调用调用 ioctl，无论是通过 glibc 系统调用包装器还是直接使用程序集。

也就是说，鉴于我碰巧观察到的库源代码 (libdrm) 包含标准 ioctl 头文件 /usr/include/sys/ioctl.h，并且似乎不包含我自己的包装器实现可以看到，我想知道我应该在哪里看。

这是我努力更深入地了解 GNU/Linux 系统的最低级别的一部分。感谢您的任何指点，如果之前有人问过这个问题，我们深表歉意，但如果有的话，我看不到任何答案。

更新：我忽略了上面提到的，但我也检查了内核映射的虚拟 vdso 库 - 我只能在其中找到以下内容：

0000000000000a00 W clock_gettime
0000000000000db0 W getcpu
0000000000000c40 W gettimeofday
0000000000000000 A LINUX_2.6
0000000000000d90 W time
0000000000000a00 T __vdso_clock_gettime
0000000000000db0 T __vdso_getcpu
0000000000000c40 T __vdso_gettimeofday
0000000000000d90 T __vdso_time

更新：我认为 glibc 默认定义是存根是不正确的。正如 cmets 中指出的那样，反汇编表明它正在执行真正的系统调用。我已经发布了一个答案来反映这一点。

【问题讨论】：

ldd 和 nm 是我一直在使用的工具。也就是说，我可能没有正确使用 nm - 除了 libc 中的弱符号之外，我在其他任何地方都找不到这个符号。

如果您查看 glibc 中的 ioctl 程序集，例如 objdump -D /lib64/libc.so.6，您会发现它确实执行了实际的系统调用 - 它不是来自 misc/ioctl.c 的实现。它的定义很可能是作为 glibc 构建过程的一部分自动生成的，很可能 sysdeps/unix/make-syscalls.sh 是其中的一部分。

是的，你是对的——我会回答这个问题，但要提到你的名字。非常感谢您的提示。

【参考方案1】：

正如我对原始问题的评论中提到的那样，它确实是在 libc 中定义的，在我的例子中如下：

00000000000f8ce0 <ioctl>:
   f8ce0:       b8 10 00 00 00          mov    $0x10,%eax
   f8ce5:       0f 05                   syscall
   f8ce7:       48 3d 01 f0 ff ff       cmp    $0xfffffffffffff001,%rax
   f8ced:       73 01                   jae    f8cf0 <ioctl+0x10>
   f8cef:       c3                      retq
   f8cf0:       48 8b 0d 71 31 2c 00    mov    0x2c3171(%rip),%rcx        # 3bbe68 <_DYNAMIC+0x308>
   f8cf7:       f7 d8                   neg    %eax
   f8cf9:       64 89 01                mov    %eax,%fs:(%rcx)
   f8cfc:       48 83 c8 ff             or     $0xffffffffffffffff,%rax
   f8d00:       c3                      retq
   f8d01:       66 2e 0f 1f 84 00 00    nopw   %cs:0x0(%rax,%rax,1)
   f8d08:       00 00 00
   f8d0b:       0f 1f 44 00 00          nopl   0x0(%rax,%rax,1)

这里显然是在进行系统调用 - 正如 nos 所说，它必须是自动生成的，这就是为什么我无法直接在 glibc 源代码树中找到它。