Linux kernel 分析之八：系统调用参数

内核支配了整个计算机的硬件资源，好像一位独裁者，高高在上。他有时候必须像法官一样公正，有时候则必须像狐狸一样狡猾。伪装现场就是他的拿手好戏。
系统调用是很特别的函数，因为它里面实现了用户态到内核态的转换。应用程序要创建新进程，不可能在用户态直接调用sys_fork()。这就需要内核为sys_fork()伪装一下调用现场。
比如fork()系统调用，它有一个简洁得不能再简洁的接口。不过它在内核中的对应函数中的声明却是：
asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)
如果有兴趣看早期的Linux源代码版本（0.95），它的声明是这样的：int sys_fork(long ebx,long ecx,long edx,long esi, long edi, long ebp, long eax, long ds,long es, long fs, long gs, long orig_eax,
long eip,long cs,long eflags,long esp,long ss)
这些参数是如何来的呢。为什么用户态参数与内核态参数不一致？

又如clone(),vfork()这几个系统调用在用户态的参数个数和类型都不一样。但在内核态都致。
asmlinkage int sys_clone(struct pt_regs regs)asmlinkage int sys_vfork(struct pt_regs regs)
接下去，我们可以看到，内核是多么巧妙地设置堆栈，让内核的函数感觉就好像上层函数在调用它一样。
我们很容易得知，这些参数是在系统调用进入内核时由int 0x80指令和SAVE_ALL宏把一些寄存器压入内核堆栈的。压入的寄存器数量和顺序是一致的，它们恰好与struct pt_regs一一对应。从这个角度讲，所有的系统调用获得的参数是形式是一样的。026 struct pt_regs {027         long ebx;028         long ecx;029         long edx;030         long esi;031         long edi;032         long ebp;033         long eax;034         int  xds;035         int  xes;036         long orig_eax;037         long eip;038         int  xcs;039         long eflags;040         long esp;041         int  xss;
042 };
其中xss到eip由int指令压入内核堆栈。orig_eax到ebx为ENTRY(system_call)压入堆

栈。orig_eax为系统调用号。eax作为返回值。ebp~ebx作为系统调用的参数。
linux的系统调用在内核中对应函数如sys_fork()的声明前都有一个asmlinage的宏。它被定义为：
#define asmlinkage CPP_ASMLINKAGE __attribute__((regparm(0)))
也就是说，所有的参数都通过堆栈传递。注意，这里的堆栈传递已经在内核态了，与系统调用参数通过寄存器传递并不矛盾（那个是之前在用户态到内核态的切换过程中）。
这样就意味着我们只要巧妙地设置好堆栈，让sys_fork()产生一种错觉，好像是上层的一个函数直接调用sys_fork()一样。事实上sys_fork()也的确可以在内核态直接调用。
我们又观察到:内核中_syscall0，_syscall1，_syscall2，。。。这些宏用来封装系统调用（只是内核自己用，glibc不用这些宏而已。）传递参数的方式是这样的：参数1~参数6正好放在ebx ecx edx esi edi ebp中，这恰好与pt_regs中的顺序相对应。为什么采用这样的一种顺序呢？
1.这与编译器的编译规则有关。标准的C函数编译时，总是从右往左依次把参数压入堆栈。执行到函数内部时，就根据这样的规则依次从堆栈中取出参数。所以在内核中也不例外。当应用程序执行系统调用，进入到内核态中的ENTRY(system_call)调用
call *sys_call_table(,%eax,4)
时，所有的参数都在堆栈中准备就绪。
具体这些参数怎么理解，就取决于函数的定义了。
如果认为内核堆栈中放的是个结构体pt_regs，就可以定义为asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)如果认为内核堆栈中放的是一个个整数，就可以定义为asmlinkage int sys_fork(long ebx,long ecx,long edx,long esi, long edi, long ebp, long eax, long ds,long es, long fs, long gs, long orig_eax,
long eip,long cs,long eflags,long esp,long ss)
其它的系统调用也类似。
通过巧妙的构造堆栈，达到调用内核函数的目的。
除了系统调用，还有其它函数如do_page_fault()等等，也是用类似的手段。