一些(很多?全部?)64 位1 Linux 发行版允许通过提供 32 位和 64 位库(包括 libc)的并行集合来运行 32 位应用程序。因此,32 位应用程序可以链接到 32 位库并由 64 位内核运行。
我想知道 32 位应用程序如何在 64 位内核上进行系统调用的机制。我怀疑答案在 libc 和/或内核源代码中的某个地方,但由于我不知道去哪里寻找,因此深入研究源代码会很耗时。
还有一个更重要的问题,是否存在任何性能开销?2从逻辑上讲,来自 32 位应用程序系统调用的调用必须转换为 64 位内部内核环境。这是如何以及在哪里完成的?
1 “32 位” = IA-32,“64 位” = AMD64
2 在你的回答中做出一个重要的假设:)
最佳答案
从用户空间方面来看,机制与在 32 位 native 内核上进行系统调用相同 - 所有用户模式代码,包括 32 位 glibc,都以相同的方式工作。
在内核方面,来自用户空间的旧 IA32 入口点(例如 int 0x80
)被设置为调用 ia32_syscall
汇编程序例程。 (转换到内核空间涉及处理器加载内核的代码段选择器,这会导致转换到 64 位“长”模式)。
ia32_syscall
例程随后会随机排列一些参数以匹配 x86_64 系统调用调用约定:
movl %edi,%r8d
.if \noebp
.else
movl %ebp,%r9d
.endif
xchg %ecx,%esi
movl %ebx,%edi
movl %edx,%edx /* zero extension */
然后它使用 IA32 系统调用号通过表 ia32_sys_call_table
进行函数调用。这基本上将 IA32 系统调用编号与 native 系统调用实现相匹配(IA32 和 x86_64 之间的系统调用编号差异很大)。该表的第一部分如下所示:
ia32_sys_call_table:
.quad sys_restart_syscall
.quad sys_exit
.quad stub32_fork
.quad sys_read
.quad sys_write
对于大多数系统调用,现在可以直接调用 x86_64 实现 - 如 exit()
。对于其他人,如 fork()
,提供了一个正确实现预期 IA32 语义的包装器(特别是,如果需要将参数从 32 位符号扩展为 64 位)。
如您所见,内核代码的开销很小——对寄存器值进行一些微不足道的修改,而对于一些函数,则需要额外的函数调用。我不确定加载导致从 32 位模式转换到 64 位模式的代码段选择器是否比不加载的代码段选择器执行速度慢 - 请查看处理器架构手册。
关于c - 32 位应用程序如何在 64 位 Linux 上进行系统调用?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/3305350/