glibc中的getpid工作程序是什么？

Question

情况如下：

我想要做的project它在github中篡改内核。内核版本是linux-3.18.6。

QEMU用于模拟环境。

在我的应用程序中，我尝试通过遵循它们来了解系统调用过程。完成我的目标的方式就像shell程序一样。我只是创建一些命令来运行相关的系统调用。也许这在图片中很简单。 some commands

代码很简单如下：

1使用API​​ GETPID。

int Getpid(int argc, char **argv) 
{ 
    pid_t pid; 
    pid = getpid(); 
    printf("current process's pid:%d\n",pid); 
    return 0; 
} 

2直接使用int $ 0x80。

int GetpidAsm(int argc, char **argv) 
{ 
    pid_t pid; 
    asm volatile(
    "mov $20, %%eax\n\t" 
    "int $0x80\n\t" 
    "mov %%eax, %0\n\t" 
    :"=m"(pid) 
    ); 
    printf("current process's pid(ASM):%d\n",pid); 
    return 0; 
} 

因为我的应用程序只是运行在pid 1的进程中，所以每次输入命令getpid时，它都会返回1.当然这是真的。

奇怪的是，当我使用gdb调试系统调用进程时，它只在输入getpid执行时停止在berakpoint sys_getpid一次。当我一次又一次地做，它只是输出而不停止。

显然，使用int $ 0x80是绝对正确的，据我所知。

要解决这个问题，我做了一些研究。 我下载了glibc源码（glibc-2.25）来查看api getpid如何包装int $ 0x80。不幸的是，它不在那里，或者我没有找到正确的位置。

glibc中的一些代码。

pid_t getpid(void) 
{ 
    pid_t (*f)(void); 
    f = (pid_t (*)(void)) dlsym (RTLD_NEXT, "getpid"); 
    if (f == NULL) 
    error (EXIT_FAILURE, 0, "dlsym (RTLD_NEXT, \"getpid\"): %s", dlerror()); 
    return (pid2 = f()) + 26; 
} 

如果我得到了错误的代码，请告诉我，tks。

如代码所示，getpid的定义不包含在glibc中。读完一些数据后，有人说the VDSO...。

注意，据我所知，简单的系统调用 成本的显著部分从用户空间将内核和背部。因此，对于某些系统调用 （可能是gettimeofday，getpid ...），VDSO可能会避免即使那 （并在技术上可能会避免做一个真正的系统调用）。

在男子GETPID PGAE：

C库/内核差异 由于glibc的版本2.3.4，为GETPID glibc的包装函数（） 缓存的PID，以避免额外的系统调用当进程 重复调用getpid（）。正常情况下，这种缓存是不可见的，但其 正确的操作依赖于对分支函数 fork（2），vfork（2）和clone（2）的支持：如果应用程序绕过glibc通过使用这些系统调用的包装系统调用（2），然后调用 getpid（）将返回错误的值（准确地说：它会返回父进程的PID）。即使当 通过glibc包装函数调用clone（2）时，getpid（）也可能返回错误的值，请参阅clone（2）中的dis- 。

尽管有这么多的解释，我无法弄清楚API getpid的工作过程。

作为对比，API时间很容易理解。时间 定义：

time_t 
time (time_t *t) 
{ 
    INTERNAL_SYSCALL_DECL (err); 
    time_t res = INTERNAL_SYSCALL (time, err, 1, NULL); 
    /* There cannot be any error. */ 
    if (t != NULL) 
    *t = res; 
    return res; 
} 

然后，

#define INTERNAL_SYSCALL(name, err, nr, args...)   \ 
    internal_syscall##nr ("li\t%0, %2\t\t\t# " #name "\n\t", \ 
        "IK" (SYS_ify (name)),   \ 
        0, err, args) 

最后，它是嵌入汇编，采用内核源代码的正常方式。

#define internal_syscall1(v0_init, input, number, err, arg1)  \ 
({         \ 
    long _sys_result;      \ 
            \ 
    {        \ 
    register long __s0 asm ("$16") __attribute__ ((unused))  \ 
     = (number);       \ 
    register long __v0 asm ("$2");     \ 
    register long __a0 asm ("$4") = (long) (arg1);   \ 
    register long __a3 asm ("$7");     \ 
    __asm__ volatile (      \ 
    ".set\tnoreorder\n\t"      \ 
    v0_init        \ 
    "syscall\n\t"       \ 
    ".set reorder"       \ 
    : "=r" (__v0), "=r" (__a3)     \ 
    : input, "r" (__a0)      \ 
    : __SYSCALL_CLOBBERS);      \ 
    err = __a3;       \ 
    _sys_result = __v0;      \ 
    }        \ 
    _sys_result;       \ 
}) 

有人可以清楚地解释API getpid的工作原理吗？为什么getpid只能陷入syscall sys_getpid一次？如果可能的话，可以推荐一些参考。

感谢您的帮助。

Answer 1

首先请注意，glibc源代码几乎不可能导航。

该文档指出getpid（）缓存其结果，正如您已经注意到的那样。 你已经发现，看起来像

pid_t getpid(void) 
{ 
    pid_t (*f)(void); 
    f = (pid_t (*)(void)) dlsym (RTLD_NEXT, "getpid"); 
    if (f == NULL) 
    error (EXIT_FAILURE, 0, "dlsym (RTLD_NEXT, \"getpid\"): %s", dlerror()); 
    return (pid2 = f()) + 26; 
} 

只是一个包装的代码。它查找符号getpid，并调用该函数。 该功能是你需要找到的。这是__getpid（）函数的别名，您可以在sysdeps/unix/sysv/linux/getpid.c文件中找到该函数，该函数也显示在本文的底部。

现在 - 您可能正在查看与当前glibc不匹配的glibc源代码 - 关于在2016年11月完成的getpid（）缓存，在this commit中发生了很大变化，据我所知可能会发生变化的glibc-2.25在2017年2月

缓存的它的价值，以避免调用GETPID（）系统调用不止一次老GETPID（）实现发布的一部分，在这里可以看到： http://repo.or.cz/glibc.git/blob/93eb85ceb25ee7aff432ddea0abf559f53d7a5fc:/sysdeps/unix/sysv/linux/getpid.c，看起来像

static inline __attribute__((always_inline)) pid_t 
really_getpid (pid_t oldval) 
{ 
    if (__glibc_likely (oldval == 0)) 
    { 
     pid_t selftid = THREAD_GETMEM (THREAD_SELF, tid); 
     if (__glibc_likely (selftid != 0)) 
    return selftid; 
    } 

    INTERNAL_SYSCALL_DECL (err); 
    pid_t result = INTERNAL_SYSCALL (getpid, err, 0); 

    /* We do not set the PID field in the TID here since we might be 
    called from a signal handler while the thread executes fork. */ 
    if (oldval == 0) 
    THREAD_SETMEM (THREAD_SELF, tid, result); 
    return result; 
} 
#endif 

pid_t 
__getpid (void) 
{ 
#if !IS_IN (libc) 
    INTERNAL_SYSCALL_DECL (err); 
    pid_t result = INTERNAL_SYSCALL (getpid, err, 0); 
#else 
    pid_t result = THREAD_GETMEM (THREAD_SELF, pid); 
    if (__glibc_unlikely (result <= 0)) 
    result = really_getpid (result); 
#endif 
    return result; 
} 

libc_hidden_def (__getpid) 
weak_alias (__getpid, getpid) 
libc_hidden_def (getpid)