PB173 - Binární programování Linux
VII. Cbezlibc
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
4. 11. 2014
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014 1/15
C a libc
« libc se stará o komunikaci s OS (jádrem)
• Jádro poskytuje pouze „základní" funkcionalitu • libc poskytuje spoustu nadstaveb
o Soubory: fopen, fread, fwrite, fclose, .. .
• Síť: getaddrinfo, ntoh*, hton*
• Více vláken (libpthread): pthread_* (včetně zamykání)
• A spoustu dalšího (celý POSIX), ...
Bez libc nic z toho nemáme
Jak teď ale např. otevřu soubor?
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014      2/ 15
Komunikace s jádrem
• Sdílená paměť
• Jádro zapisuje, uživatel čte a naopak a V jednom z dalších cvičení
• Systémová volání
• Podobné jako zavolání funkce
• Ale program a jádro běží v jiných kontextech a Přepnutí kontextu
• Uložení a změna stavu procesoru
• Relativně drahá operace
• Uvidíme dnes dále
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014      3/ 15
Systémová volání
• Volání funkce
• Instrukcí procesoru
• Závislé na architektuře
• Softwarové přerušení (x86_32: číslo 0x80)
• Speciální instrukce (x86_32: sysenter, x86_64: syscall)
• Demo: implementace syscall z glibc
• Systémová volání jsou očíslovaná
• Do jednoho registru číslo
• Čísla __nr_* definovaná jádrem (pro každou architekturu)
9 sys/syscall.h
• Např. (x86_64): __nr_write (1), __nr_exit (60)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014      4/ 15
Úkol
libc o úroveň níže
O Zavolejte systémová volání a write s nějakým textem
• exit
O Pomocí funkce syscali z libc
• Viz man 2 syscall
• První argument: číslo systémového volání
9 Další argumenty: odpovídají už danému volání
O Např. syscall(__NR_kill, -1, SIGKILL)
O Přeložte a vyzkoušejte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014      5/ 15
C bez libc
• Žádné hlavičkové soubory z libc
• Jen to, co poskytuje jádro (/usr/inciude/iinux/)
• Při linkování: gcc -nostdlib ...
• gcc stále může vkládat volání memset apod.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014      6/ 15
Volací konvence
Volací konvence
Parametr	Registry			
	Systémová volání		Uživatelský prostor	
	Í386	x86_64	Í386	x86_64
1.	EBX	RDI	EAX	RDI
2.	ECX	RSI	EDX	RSI
3.	EDX	R DX	Zásobník	RDX
4.	ESI	R10	Zásobník	RCX
5.	EDI	R8	Zásobník	R8
6.	EBP	R9	Zásobník	R9
7.	Jen 6 parametrů		Zásobník	Zásobník
8.			Zásobník	Zásobník
Návratová	EAX	RAX	EAX	RAX
Pozn.: Í386 a -mregparm
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014      7/ 15
Úkol
Systémová volání bez libc O Otevřete a projděte si pbi73-bin/07/ O Zavolejte
• fork
• Z potomka: write
• Z rodiče: read 16 bytů a jejich write
• Z obou potom: exit
0 Přeložte a spusťte
• gcc -nostdlib ...
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Data z jádra
• Jádro předává
• Parametry programu 9 Proměnné prostředí
• Rozšiřující vektor
a Vše na zásobníku
• Formát zásobníku je pevně daný
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Formát zásobníku
Formát zásobníku
Počet parametrů	long
1. parametr	char *
	char *
m-tý parametr	char *
Konec parametrů	OUL
1. proměnná prostředí	char *
	char *
n-tá proměnná prostředí	char *
Konec proměnných prostředí	OUL
Rozšiřující vektor 1	struct { long type, val; }
	struct { long type, val; }
Rozšiřující vektor o	struct { long type, val; }
Konec rozšiřujících vektorů	{ATJJULL, ? }
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014 10/15
Rozšiřující vektor
Typ záznamů
struct {
long type; long value;
};
• Typy: at_null, at_entry, at_RAND0M, ...
• Pole struktur zakončuje typ at_null
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014 11/15
Úkol
Zjištění názvu programu a platformy
O Vypište první parametr programu • Tj. název samotného programu
O Dále iterujte přes zásobník až k rozšiřujícímu vektoru
O Tam najděte typ at_platform
O Vypište hodnotu jako řetězec
O Přeložte (bez libc) a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014 12/15
Virtuální systémová volání
vsyscall
• Jen na některých architekturách
• Neprobíhá přepnutí kontextu
• Speciální stránka(y) s kódem namapovaným jádrem
• Podpora jen 3 funkcí
• gettimeofday: aktuální Čas (Oxffffffffff600000)
• time: čas v sekundách od Epochy (Oxffffffffff 600400)
• getcpu: Číslo CPU a NUMA uzlu (Oxffffffffff600800)
• Demo: /proc/self/maps
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014 13/15
Úkol
Volání time Z vsyscall O Zavolejte adresu s time O Vypište hodnotu O Přeložte a spusťte několikrát
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Virtuální dynamická knihovna
vdso
• Speciální knihovna přilinkovaná jádrem
• Podpora také závislá na architektuře
• Podobná vsyscali, ale více flexibilní
• Navíc obsahuje jen ciock_gettime
• Demo: ldd a readelf
• Knihovna v ELF formátu
9 Adresa začátku v auxv: getauxval (at_sysinfo_ehdr)
• Dále se přečte ELF pomocí libelf
• Ukázkový kód: Documentation/vDSO/parse_vdso . c
Úkol: domácí úkol
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
4.11.2014 15/15