深入理解asmlinkage

发布时间:2023-05-24

一、asmlinkage的简介与定义

asmlinkage是一个Linux内核宏函数,它指示编译器不使用常规的函数调用机制,而是使用汇编实现的调用机制。它的作用是将函数的参数从普通的C语言调用规约转换为系统调用规约。 在定义有asmlinkage的函数中,所有参数都必须在栈中传递,而不是在寄存器中传递。在32位模式下,前6个参数可以通过寄存器进行传递,后面的参数则必须通过栈进行传递。而在64位模式下,前8个参数通过寄存器传递,后面的参数也必须通过栈进行传递。

asmlinkage long sys_mkdir(const char __user *pathname, int mode);

二、asmlinkage的原理

在C语言中,参数是在寄存器和栈之间传递的,这些寄存器和栈的使用往往由编译器决定。而在系统调用中,参数必须以固定的方式传递,这就需要使用汇编语言来精确控制参数。 宏定义asmlinkage没有让编译器为我们生成常规函数调用代码,而是使用了汇编进行了手工编写。当编译器遇到使用asmlinkage宏定义的函数时,它会插入一些特殊的汇编代码。这些代码的作用是将函数的参数从C语言规约转换为系统调用规约。

三、asmlinkage的使用场景

asmlinkage宏定义的函数在Linux内核中非常常见,它们以系统调用的方式暴露给用户空间的程序。例如sys_readsys_write这些系统调用函数,在内核源代码中都有使用asmlinkage定义。 另一个常见的使用场景是中断处理函数。中断处理函数需要快速地处理中断,而不能涉及到线程的切换和系统调用等等。因此,只能在寄存器和栈之间传递参数,这恰恰是asmlinkage的优势所在。

四、asmlinkage使用示例

下面是一个简单的例子,它演示了如何写一个系统调用函数,并在其中使用asmlinkage宏定义:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/linkage.h>
asmlinkage long sys_hello(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello, World!\n");
    return 0;
}

在上面的代码中,可以看到asmlinkage宏定义出现在函数的前面。这让编译器知道它需要使用汇编调用规约来调用这个函数。同时,函数sys_hello也是一个特殊的函数,它的返回值是long,这是系统调用的标准返回类型。

五、asmlinkage的注意事项

在使用asmlinkage时,需要注意以下几点:

  1. 所有的参数都必须通过栈进行传递。
  2. 在32位模式下,前6个参数可以通过寄存器进行传递,后面的参数则必须通过栈进行传递。在64位模式下,前8个参数通过寄存器传递,后面的参数也必须通过栈进行传递。
  3. 在定义函数时,必须使用asmlinkage宏定义。
  4. 在函数体中,不能访问用户空间的内存。

结论

asmlinkage是Linux内核中的一个非常重要的宏定义。它指示编译器使用汇编调用规约来调用函数,从而将函数的参数从C语言规约转换为系统调用规约。在内核中,这个宏定义经常用于定义系统调用函数和中断处理函数等特殊的场景。在正确使用它的前提下,它可以方便地将内核代码暴露给用户空间程序,并帮助内核在最快的时间内处理中断。