x86_64 汇编 Linux 系统调用混淆

Question

我目前正在 Linux 上学习汇编语言。 我一直在使用“从头开始编程”这本书，所有的例子都是 32 位的。 我的操作系统是 64 位的，我一直在尝试用 64 位来做所有的例子。 但是，我遇到了麻烦：

.section .data

.section .text
.global _start
_start:
movq $60, %rax
movq $2, %rbx
int $0x80

这只是调用 Linux 退出系统调用或者它应该调用。 相反，它会导致 SEG FAULT，而当我这样做时

.section .data

.section .text
.global _start
_start:
movq $1, %rax
movq $2, %rbx
int $0x80

有用。 显然问题是我移动到 %rax 的值。 我在第二个示例中使用的值 $1 是“从头开始编程”所说的使用值，但是 Internet 上的多个来源表示 64 位系统调用号是 $60。 参考我做错了什么？ 另外我应该注意哪些其他问题以及我应该使用什么作为参考？ 以防万一你需要知道，我在从头开始编程的第 5 章。

Answer 1

您在 i386 和 x86_64 之间遇到了一个令人惊讶的差异：它们不使用相同的系统调用机制。 正确的代码是：

movq $60, %rax
movq $2,  %rdi   ; not %rbx!
syscall

中断0x80总是调用 32 位系统调用。 它用于允许 32 位应用程序在 64 位系统上运行。

出于学习目的，您可能应该尝试完全按照教程进行操作，而不是立即将其转换为 64 位——您可能会遇到其他一些重要的行为差异。 一旦你熟悉了 i386，那么你就可以单独拿起 x86_64。

Answer 2

请阅读此x86-64 上 UNIX 和 Linux 系统调用的调用约定是什么

请注意，在 x64 系统上使用int 0x80进行系统调用是一个旧的兼容层。 您应该在 x64 系统上使用syscall指令。

您仍然可以使用这种旧方法，但是您需要在 x86 模式下编译二进制文件，有关详细信息，请参阅您的编译器/汇编器手册。

Answer 3

duskwuff的回答正确地指出了 64 位 x86 Linux 与 32 位 Linux 的系统调用机制不同。

但是，由于以下几个原因，此答案不完整且具有误导性：

• 这一变化实际上是在 64 位系统流行之前引入的，其动机是观察到int 0x80在 Pentium 4 上非常慢。 Linus Torvalds使用SYSENTER / SYSEXIT指令编写了一个解决方案（英特尔在 Pentium Pro 时代引入了这些指令，但这些指令有问题并且没有实际好处）。 所以现代 32 位 Linux 系统实际上使用SYSENTER ，而不是int 0x80 。
• 64 位 x86 Linux 内核实际上不使用SYSENTER和SYSEXIT 。 它们实际上使用非常相似的SYSCALL / SYSRET指令。

正如评论中指出的那样， SYSENTER实际上不适用于许多 64 位 Linux 系统——即64 位AMD系统。

这是一个公认的令人困惑的情况。 血腥的细节在这里，但归结为：

对于 32 位内核，SYSENTER/SYSEXIT 是唯一的兼容对[AMD 和 Intel CPU 之间]

仅对于长模式下的 64 位内核...... SYSCALL/SYSRET 是唯一兼容的对[AMD 和 Intel CPU 之间]

似乎在 64 位模式下的Intel CPU 上，您可以使用SYSENTER因为它与SYSCALL执行相同的SYSCALL ，但是对于 AMD 系统，情况并非如此。

底线：始终在 64 位 x86 系统上的 Linux 上使用SYSCALL 。 这是 x86-64 ABI 实际指定的内容。 （有关更多详细信息，请参阅这个很棒的wiki 答案。）

Answer 4

i386 和 x86_64 之间发生了很多变化，包括用于进入内核的指令和用于携带系统调用参数的寄存器。 这是与您的代码等效的代码：

.section .data

.section .text
.global _start
_start:
movq $60, %rax
movq $2, %rdi
syscall

引用这个对相关问题的回答：

系统调用号位于 arch/x86/include/asm/unistd_64.h 下的 Linux 源代码中。 系统调用号在 rax 寄存器中传递。 参数在rdi、rsi、rdx、r10、r8、r9中。 使用“syscall”指令调用该调用。 系统调用会覆盖 rcx 寄存器。 回报是 rax。

Answer 5

如果您检查/usr/include/asm/unistd_32.h exit 对应于1但在/usr/include/asm/unistd_64.h exit 对应于60 。