Linux系统调用之SYSCALL_DEFINE（转）

Posted 2021-03-08 二虎

    相信熟悉系统调用的都知道，系统调用在内核中的入口都是sys_xxx，我也不例外，记得有一次，我抱着学习一下socket内核实现的心态想在内核中寻找sys_socket系统调用，却发现只能找到宏定义，怎么也找不到函数实现。后来经过查阅才知道，原来Linux的系统调用都改为SYSCALL_DEFINE定义的了。相信大家都很疑惑，原来的sys_xxx不是挺好的吗？为什么要定义成SYSCALL_DEFINE呢？我也很疑惑，所以我看了一下SYSCALL_DEFINE的定义，如下：

#define SYSCALL_DEFINE0(name) asmlinkage long sys_##name(void)
#define SYSCALL_DEFINE1(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(1, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE2(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(2, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE3(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(3, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE4(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(4, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE5(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(5, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE6(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(6, _##name, __VA_ARGS__)
 

#define SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)
asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));
static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));
asmlinkage long SyS##name(__SC_LONG##x(__VA_ARGS__))
{
__SC_TEST##x(__VA_ARGS__);
return (long) SYSC##name(__SC_CAST##x(__VA_ARGS__));
}
SYSCALL_ALIAS(sys##name, SyS##name);
static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

相信大家猛一下看到这么一大堆东西，有点蒙，不着急，一点一点来看。我们就拿socket来举例，SYSCALL_DEFINEx里面的x代表的是系统调用参数个数。sys_socket的宏定义为：

asmlinkage long sys_socket(int, int, int);那么可以看出来对应的应该是SYSCALL_DEFINE3。到socket.c里面找到socket的定义如下：

SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol)

 

我们把它打开看一下：

首先##是连接符，__VA_ARGS__代表前面...里面的可变参数，也就是说展开后结果为

SYSCALL_DEFINEx(3, _socket, int, family, int, type, int, protocol)

 

那么再将上面的展开，结果如下：

asmlinkage long sys_socket(__SC_DECL3(int, family, int, type, int, protocol));
static inline long SYSC_socket(__SC_DECL3(int, family, int, type, int, protocol));
asmlinkage long SyS_socket(__SC_LONG3(int, family, int, type, int, protocol))
{
__SC_TEST3(int, family, int, type, int, protocol);
return (long) SYSC_socket(__SC_CAST3(int, family, int, type, int, protocol));
}
SYSCALL_ALIAS(sys_socket, SyS_socket);
static inline long SYSC_sockt(__SC_DECL3(int, family, int, type, int, protocol))

这回大家看到了第一行熟悉的sys_socket了。哎，不对，这好像只是一个函数声明，不是定义吧，那么定义跑到哪里去了？向下接着看，定义其实在最后一行，结尾没有加分号，下面再加上一对大括号，可不就是定义。那么上面的一大堆是干什么用的呢？

先看SYSCALL_ALIAS，根据名字就可以知道，这个宏定义的意思其实就是将SyS_socket的别名设为sys_socket,也就是说调用sys_socket其实就是在调用SyS_sockt。

定义如下：

#define SYSCALL_ALIAS(alias, name)
asm (" .globl " #alias " .set " #alias ", " #name " "
" .globl ." #alias " .set ." #alias ", ." #name)
那么SyS_socket里面就调用到了SYSC_socket了，就调用到了函数定义里去了。这样子兜了一大圈，通过别名再调用到函数定义，如此麻烦到底是为了什么？难道是大神们在秀技术？显得高大上吗？NO，关键在那几个我们一直没有介绍到的宏，__SC_DECL3，__SC_LONG3，__SC_CAST3。

大家看一下定义：

#define __SC_DECL1(t1, a1) t1 a1
#define __SC_DECL2(t2, a2, ...) t2 a2, __SC_DECL1(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL3(t3, a3, ...) t3 a3, __SC_DECL2(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL4(t4, a4, ...) t4 a4, __SC_DECL3(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL5(t5, a5, ...) t5 a5, __SC_DECL4(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL6(t6, a6, ...) t6 a6, __SC_DECL5(__VA_ARGS__)

#define __SC_LONG1(t1, a1) long a1
#define __SC_LONG2(t2, a2, ...) long a2, __SC_LONG1(__VA_ARGS__)
#define __SC_LONG3(t3, a3, ...) long a3, __SC_LONG2(__VA_ARGS__)
#define __SC_LONG4(t4, a4, ...) long a4, __SC_LONG3(__VA_ARGS__)
#define __SC_LONG5(t5, a5, ...) long a5, __SC_LONG4(__VA_ARGS__)
#define __SC_LONG6(t6, a6, ...) long a6, __SC_LONG5(__VA_ARGS__)

#define __SC_CAST1(t1, a1) (t1) a1
#define __SC_CAST2(t2, a2, ...) (t2) a2, __SC_CAST1(__VA_ARGS__)
#define __SC_CAST3(t3, a3, ...) (t3) a3, __SC_CAST2(__VA_ARGS__)
#define __SC_CAST4(t4, a4, ...) (t4) a4, __SC_CAST3(__VA_ARGS__)
#define __SC_CAST5(t5, a5, ...) (t5) a5, __SC_CAST4(__VA_ARGS__)
#define __SC_CAST6(t6, a6, ...) (t6) a6, __SC_CAST5(__VA_ARGS__)
#define __SC_TEST(type) BUILD_BUG_ON(sizeof(type) > sizeof(long))
#define __SC_TEST1(t1, a1) __SC_TEST(t1)
#define __SC_TEST2(t2, a2, ...) __SC_TEST(t2); __SC_TEST1(__VA_ARGS__)
#define __SC_TEST3(t3, a3, ...) __SC_TEST(t3); __SC_TEST2(__VA_ARGS__)
#define __SC_TEST4(t4, a4, ...) __SC_TEST(t4); __SC_TEST3(__VA_ARGS__)
#define __SC_TEST5(t5, a5, ...) __SC_TEST(t5); __SC_TEST4(__VA_ARGS__)
#define __SC_TEST6(t6, a6, ...) __SC_TEST(t6); __SC_TEST5(__VA_ARGS__)
#define BUILD_BUG_ON(condition) ((void)sizeof(char[1 - 2*!!(condition)]))

 

展开过程如下：

__SC_DECL3(int, family, int, type, int, protocol) -> int family, __SC_DECL2(int, type, int, protocol) -> int family, int type, __SC_DECL1(int, protocol) -> int family, int type, int protocol
 

__SC_LONG3(int, family, int, type, int, protocol) -> long family, __SC_LONG2(int, type, int, protocol) -> long family, long type , __SC_LONG1(int, protocol) -> long family, long type, long protocol
 

__SC_CAST3(int, family, int, type, int, protocol) -> (int) family, __SC_CAST2(int, type, int, protocol) -> (int) family, (int) type, __SC_CAST1(int, protocol) -> (int) family, (int) type, (int) protocol
 

__SC_TEST3(int, family, int, type, int, protocol) -> __SC_TEST(int); __SC_TEST2(int, type, int, protocol) -> __SC_TEST(int); __SC_TEST(int); __SC_TEST1(int, protocol) -> __SC_TEST(int); __SC_TEST(int); __SC_TEST(int); -> BUILD_BUG_ON(sizeof(int) > sizeof(long)); BUILD_BUG_ON(sizeof(int) > sizeof(long)); BUILD_BUG_ON(sizeof(int) > sizeof(long));
 

那么上面的SYSCALL_DEFINEx就变为了下面这段比较清晰的代码了：

asmlinkage long sys_socket(int family, int type, int protocol);
static inline long SYSC_socket(int family, int type, int protocol );
asmlinkage long SyS_socket(long family, long type, long protocol)
{
BUILD_BUG_ON(sizeof(int) > sizeof(long)); BUILD_BUG_ON(sizeof(int) > sizeof(long));
return (long) SYSC_socket((int) family, (int) type, (int) protocol);
}
SYSCALL_ALIAS(sys_socket, SyS_socket);
static inline long SYSC_sockt(int family, int type, int protocol)

大家这下总算看明白了吧，其实里面做的工作，就是将系统调用的参数统一变为了使用long型来接收，再强转转为int，也就是系统调用本来传下来的参数类型。那么这么强转一下究竟是为什么呢？原因就是64位的Linux有一个名为CVE-2009-2009的漏洞，这个漏洞的具体内容，请大家看我的另外一篇博客：

http://blog.csdn.net/hxmhyp/article/details/22619729，有详细说明。
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