Question

在linux内核2.6.11中，当使用sysenter进行系统调用时，它与init 0x80几乎相同，使用save_all来推送内核堆栈上的所有寄存器，但是在调用完成后，如果未设置相关标志，我们使用sysexit返回，但不恢复已保存在堆栈上的所有寄存器。

某些系统调用可能会改变寄存器值，为什么我们不需要重新调用所有寄存器

我已经阅读了相应的i386 doc，它说

“Intel386上的所有寄存器都是全局的，因此对于调用和被调用函数都是可见的。寄存器％ebp，％ebx，％edi，％esi和％esp”属于“调用函数。换句话说，被调用的函数必须为其调用者保留这些寄存器的值。剩余的寄存器“属于”被调用的函数。如果调用函数想要在函数调用中保留这样的寄存器值，它必须将值保存在其本地堆栈帧中。 “

因此glibc包装函数负责执行保存工作，并且我已经阅读了一些glibc代码来确保它。因此，使用sysenter / sysexit进行系统调用时有意义，我们首先在用户堆栈上推送％ebp，％edx，％ecx 因为％edx和％ecx不在保存寄存器中，所以我们需要在完成系统调用后再恢复它们我们还使用％ebp在调用系统服务例程之前保存用户堆栈指针，因此我们需要将其恢复为传递参数

Answer 1

这应该由使用的ABI（调用约定）定义。有些寄存器在函数调用中保留，而有些则不是。您可以查看平台上使用的ABI。

至于X64，http://x86-64.org/documentation/abi.pdf记录了它。见图3.4

跨越调用

保留意味着寄存器被callee保存，因此函数应该在返回之前恢复它;

未保留表示调用者已保存，因此函数可以直接使用它，但不能将其恢复。

Answer 2

原因与64位模式下的why RCX is not used for passing parameters to system calls, being replaced with R10相同：因为sysenter和sysexit指令的工作原理。即，来自英特尔关于sysexit指令的文档：

在执行SYSEXIT之前，软件必须通过将值写入以下MSR和通用目的来指定权限级别3代码段和代码入口点，以及权限级别3堆栈段和堆栈指针   寄存器：

•IA32_SYSENTER_CS（MSR地址174H） - 包含用于确定段的32位值   特权级别3代码和堆栈段的选择器（参见“操作”部分）

• RDX - 此寄存器中的规范地址被加载到RIP中（因此，此值引用第一条指令   在用户代码中执行）。如果返回不是64位模式，则仅加载位31：0。

• ECX - 此寄存器中的规范地址被加载到RSP中（因此，此值包含堆栈指针   特权级别3堆栈）。如果返回不是64位模式，则仅加载位31：0。

因此，rdx（edx）和rcx（ecx）由指令保留。那么ebp呢？好吧，来自sysenter指令的文档：

SYSENTER和SYSEXIT指令是配套指令，但它们不构成调用/返回对。当执行SYSENTER指令时，处理器不保存用户代码的状态信息（例如，用户代码）指令指针），SYSENTER和SYSEXIT指令都不支持传递参数叠加。

RSP在IA32_SYSENTER_ESP上被sysenter取代，这显然很明显，因此操作系统甚至不知道用户空间堆栈的位置，至少这不是一件容易学的事。因此Linux完全为此目的保留ebp：为操作系统提供用户堆栈。现在，来电者必须保存ebp，因为在执行esp之前，我必须使用sysenter覆盖它。

为什么Linux没有将edx或ecx专用于传递堆栈指针 - 这两个寄存器是否在sysenter上被覆盖？我认为它的速度：ebp，当用于通常的int 0x80调用中的参数传递时，是最后一个可能的（第六个）参数。系统调用很少需要超过5个参数，因此几乎所有系统调用（如果edx或ecx用于堆栈指针）都不是读取用户空间堆栈，而是只需要Linux为具有6个参数的系统调用执行此操作。（注意在执行ebp之前必须持续sysenter - 这正是因为内核必须知道在哪里找到第六个参数。）

这一切都在Linux源代码中进行了总结，arch/x86/entry/vdso/vdso32/sysenter.S：

/*
 * The caller puts arg2 in %ecx, which gets pushed. The kernel will use
 * %ecx itself for arg2. The pushing is because the sysexit instruction
 * (found in entry.S) requires that we clobber %ecx with the desired %esp.
 * User code might expect that %ecx is unclobbered though, as it would be
 * for returning via the iret instruction, so we must push and pop.
 *
 * The caller puts arg3 in %edx, which the sysexit instruction requires
 * for %eip. Thus, exactly as for arg2, we must push and pop.
 *
 * Arg6 is different. The caller puts arg6 in %ebp. Since the sysenter
 * instruction clobbers %esp, the user's %esp won't even survive entry
 * into the kernel. We store %esp in %ebp. Code in entry.S must fetch
 * arg6 from the stack.
 *
 * You can not use this vsyscall for the clone() syscall because the
 * three words on the parent stack do not get copied to the child.
 */

为什么linux内核在使用sysenter / sysexit时不会恢复所有寄存器？

某些系统调用可能会改变寄存器值，为什么我们不需要重新调用所有寄存器

2 个答案: