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Linux系统调用源码分析与全链路追踪

共计 30 章节

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系统调用概述

什么是系统调用 · 用户态与内核态 · 系统调用的作用与分类

系统调用概述什么是系统调用

系统调用号与表

系统调用号的定义 · sys_call_table结构 · 系统调用表的初始化

系统调用号系统调用号的定义

中断与异常基础

x86架构的中断描述符表(IDT) · 中断门与陷阱门 · 异常处理流程

异常基础x86

int 0x80 软中断入口

传统32位系统调用入口 · 中断向量0x80的注册 · entry_INT80_32函数

sysenter/sysexit 快速系统调用

Intel快速系统调用指令 · MSR寄存器配置 · SYSENTER_CS_MSR等

sysenter/sys…快速系统调用

syscall/sysret 指令

AMD64/Intel64的sysc… · MSR_LSTAR寄存器 · entry_SYSCALL_64函数

syscall/sysr…指令

系统调用入口函数

entry_SYSCALL_64的汇… · 保存寄存器现场 · 切换到内核栈

系统调用入口函数entry

pt_regs 结构体

保存用户态寄存器 · pt_regs布局 · 从用户栈到内核栈的拷贝

系统调用号验证

从rax获取系统调用号 · nr < NR_syscalls检查 · 非法调用处理

系统调用号验证rax

系统调用路由

根据系统调用号索引sys_call_… · 调用对应的内核函数

系统调用路由sys

参数传递机制

参数寄存器约定(rbx · rcx · rdx

参数传递机制rbx

copy_from_user / copy_to_user

用户态与内核态数据拷贝 · access_ok检查 · 异常处理

系统调用执行

调用具体的内核函数(如sys_rea… · 内核函数执行流程

系统调用执行sys

返回值处理

内核函数返回值存放在rax · 错误码处理 · PT_REGS_PARM_CORE

返回值处理rax

系统调用返回路径

恢复寄存器现场 · syscall_return_slo… · 信号处理检查

系统调用返回路径恢复寄存器现场

信号与系统调用

TIF_SIGPENDING标志 · 信号递送 · 系统调用重启(ERESTARTSYS…

信号系统调用

sysret 指令返回

恢复用户态寄存器 · 切换回用户栈 · 执行sysret指令

sysret指令返回

iret 指令返回

传统中断返回方式 · 恢复EFLAGS/CS/IP · 特权级切换

iret指令返回

系统调用性能分析

上下文切换开销 · TLB刷新 · Spectre/Meltdown缓解…

系统调用性能分析上下文切换开销

系统调用跟踪

strace工具原理 · ptrace系统调用 · syscall_get_nr/sys…

系统调用跟踪strace

ftrace 与系统调用

ftrace框架 · syscall_enter/sysc… · trace event

ftrace系统调用

eBPF 与系统调用

kprobe挂载系统调用 · eBPF程序验证 · bpf syscall

eBPF系统调用

系统调用审计

audit子系统 · syscall_audit_ente… · audit规则

系统调用审计audit

Seccomp 安全机制

seccomp模式 · SECCOMP_SET_MODE_F… · BPF过滤器

Seccomp安全机制

虚拟化中的系统调用

VMEXIT处理 · 半虚拟化系统调用 · KVM系统调用拦截

虚拟化系统调用

系统调用兼容层

32位兼容模式 · compat_sys_call_ta… · compat_sys_*函数

系统调用兼容层32位兼容模式

系统调用新增流程

添加新系统调用的步骤 · SYSCALL_DEFINEx宏 · 内核版本兼容性

系统调用新增流程添加新系统调用的…

系统调用错误处理

errno设置 · EFAULT/EINVAL/ENOS… · 用户态感知

系统调用错误处理errno

系统调用与调度

系统调用对进程状态的影响 · 自愿抢占点 · cond_resched

系统调用调度

全链路实战分析

从write系统调用出发 · 完整追踪用户态到内核态再返回的全过程

全链路实战分析write