深入了解linux-vdso.so.1

发布时间：2023-05-19

一、什么是linux-vdso.so.1？

linux-vdso.so.1是一个特殊的动态链接库，VDSO是Virtual Dynamically-linked Shared Object的缩写，即虚拟动态链接共享对象。它是在Linux内核2.6.30版本后引入的一种用户态和内核态通信的机制，并且在运行时被动态加载到内存中，以提供一些内核函数的优化和安全性。

相对于以前的系统调用方式，VDSO的优势在于它能够避免由用户态到内核态的切换，大大提高了系统调用的效率。此外，VDSO还作为一种安全限制机制，它只提供一些内核函数，不允许用户代码直接调用内核函数，从而增强了系统安全性。

二、VDSO的实现机制

VDSO的实现主要通过内核和动态链接器（ld.so）之间的合作完成。在编译用户应用程序时，通过链接选项“-static”或“-dynamic-linker”将链接文件ld.so替换为linux-vdso.so.1，并且在链接时取消了对libc库的依赖，从而将一部分系统库的函数移动到了linux-vdso.so.1中。

当用户程序执行到系统调用指令时，处理器会先检测VDOS是否已经加载到内存中，如果已经加载，则直接调用其中定义的函数；如果没有加载，则由内核进行加载。

因此，VDSO的运行机制是动态的，只有在需要调用其函数时才会加载到内存中，这样能够节省内存并提高其安全性。

三、VDSO的作用

VDSO提供了一些内核函数，这些函数是被内核保护的，用户代码不能直接调用，例如gettimeofday()、clock_gettime()、uname()等函数。通过VDSO机制，这些函数被挪到了linux-vdso.so.1文件中，并在运行时动态加载到内存中，以便用户程序可以直接调用它们，从而优化系统调用的性能。

此外，VDSO还提供了一些安全保护机制，它只允许特定的系统调用函数被提供给用户程序，避免用户程序对内核的直接访问，从而增强了系统的安全性。

四、示例代码

#include 
#include 
   

int main()
{
    struct timeval t1, t2;
    long long start, end;
    float duration;

    gettimeofday(&t1, NULL);

    // some code here

    gettimeofday(&t2, NULL);

    start = t1.tv_sec * 1000000 + t1.tv_usec;
    end = t2.tv_sec * 1000000 + t2.tv_usec;
    duration = (float)(end - start) / 1000000;

    printf("Duration: %f\n", duration);

    return 0;
}

这是一个简单的程序，它调用了gettimeofday()函数来计算程序的执行时间。gettimeofday()函数被包含在了linux-vdso.so.1文件中，这里我们只需要在程序中调用它即可完成任务。

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