Question

我在程序中多次调用“getpid（）”（以测试系统调用的效率），但是当我使用strace获取跟踪时，只捕获了一个getpid调用。

代码很简单：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void print_usage(){
    printf("Usage: program count\n");
    exit(-1);
}

int main(int argc, char** argv){
    if(argc != 2)
        print_usage();
    int cnt = atoi(argv[1]);
    int i = 0;
    while(i++<cnt)
        getpid();
    return 0;
}

我使用了gdb并得到了这个：

(gdb) disasse
Dump of assembler code for function getpid:
0xb76faac0 <getpid+0>:  mov    %gs:0x4c,%edx
0xb76faac7 <getpid+7>:  cmp    $0x0,%edx
0xb76faaca <getpid+10>: mov    %edx,%eax
0xb76faacc <getpid+12>: jle    0xb76faad0 <getpid+16>
0xb76faace <getpid+14>: repz ret 
0xb76faad0 <getpid+16>: jne    0xb76faadc <getpid+28>
0xb76faad2 <getpid+18>: mov    %gs:0x48,%eax
0xb76faad8 <getpid+24>: test   %eax,%eax
0xb76faada <getpid+26>: jne    0xb76faace <getpid+14>
0xb76faadc <getpid+28>: mov    $0x14,%eax
0xb76faae1 <getpid+33>: call   *%gs:0x10
0xb76faae8 <getpid+40>: test   %edx,%edx
0xb76faaea <getpid+42>: mov    %eax,%ecx
0xb76faaec <getpid+44>: jne    0xb76faace <getpid+14>
0xb76faaee <getpid+46>: mov    %ecx,%gs:0x48
0xb76faaf5 <getpid+53>: ret

我不太了解汇编代码。如果有人可以给出一些详细的解释也会有所帮助。根据我的观察，除了第一次getpid（）调用之外，不会执行“call *％gs：0x10”（跳转到vdso），这可能是未捕获其他getpid调用的原因。但我不知道为什么。

linux内核：2.6.24-29 gcc（GCC）4.2.4 libc 2.7，

谢谢！

Answer 1

Glibc缓存结果，因为它不能在调用之间改变。例如，请参阅源代码here。

所以真正的系统调用只执行一次。其他调用只是从缓存中读取。（代码不是很简单，因为它负责用线程做正确的事情。）

Answer 2

glibc缓存pid值。第一次调用getpid时，它会向内核询问pid，下次它只返回从第一个getpid系统调用获得的值。

glibc代码：

pid_t
__getpid (void)
{
#ifdef NOT_IN_libc
  INTERNAL_SYSCALL_DECL (err);
  pid_t result = INTERNAL_SYSCALL (getpid, err, 0);
#else
  pid_t result = THREAD_GETMEM (THREAD_SELF, pid);
  if (__builtin_expect (result <= 0, 0))
    result = really_getpid (result);
#endif
  return result;
}

如果你想测试系统调用的开销，gettimeofday()经常被用来做 - 内核完成的工作非常少，编译器和C库都不能优化对它的调用。

Answer 3

如今，随着 pid_namespaces 的引入以及应用程序在接收信号或通过调用 syscall() 而不是 fork() 创建子进程时检测到的大量错误>、vfork() 和 clone()，pid 不再缓存在 GLIBC 中。 manual 中指出了这一点：

<块引用>

从 glibc 版本 2.3.4 到并包括版本 2.24，
用于 getpid() 缓存 PID 的 glibc 包装函数，目标是
当进程调用 getpid() 时避免额外的系统调用
反复。通常这种缓存是不可见的，但它是正确的
操作依赖于 fork(2) 的包装函数的支持，
vfork(2) 和 clone(2)：如果应用程序绕过 glibc
使用 syscall(2) 封装这些系统调用，然后调用
子进程中的 getpid() 会返回错误的值（要
精确：它将返回父进程的PID）。在
此外，在某些情况下 getpid() 可能会返回错误的
即使在通过 glibc 包装器函数调用 clone(2) 时也值。
（有关此类情况的讨论，请参阅 clone(2) 中的 BUGS。）
此外，缓存代码的复杂性一直是
多年来 glibc 中一些错误的来源。

为什么许多系统调用（getpid）只使用strace捕获一次？

3 个答案: