為什么我的sbrk系統調用無法實現？

Question

我嘗試編寫一個非常簡單的操作系統，以更好地理解基本原理。 而且我需要實現用戶空間malloc。 因此，起初我想在我的linux機器上實現並測試它。

首先，我通過以下方式實現了sbrk（）函數

void* sbrk( int increment ) {
    return ( void* )syscall(__NR_brk, increment );
}

但是此代碼不起作用。 相反，當我使用os給定的sbrk時，這可以正常工作。

我試圖使用sbrk（）的另一種實現

static void *sbrk(signed increment)  
{  
    size_t newbrk;  
    static size_t oldbrk = 0;  
    static size_t curbrk = 0;  

    if (oldbrk == 0)  
        curbrk = oldbrk = brk(0);  

    if (increment == 0)  
        return (void *) curbrk;  

    newbrk = curbrk + increment;  

    if (brk(newbrk) == curbrk)  
        return (void *) -1;  

    oldbrk = curbrk;  
    curbrk = newbrk;  

    return (void *) oldbrk;  
}  

從此函數調用的sbrk

static Header *morecore(unsigned nu)  
{  
    char *cp;  
    Header *up;  

    if (nu < NALLOC)  
        nu = NALLOC;  

    cp = sbrk(nu * sizeof(Header));  
    if (cp == (char *) -1)  
        return NULL;  

    up = (Header *) cp;  
    up->s.size = nu;  // ***Segmentation fault
    free((void *)(up + 1));  

    return freep;  
}  

此代碼也不起作用，在行（***）上出現分段錯誤。 哪里有問題？

謝謝大家 我已經使用sbrk的新實現解決了我的問題。 給定的代碼工作正常。

void* __sbrk__(intptr_t increment)
 {
     void *new, *old = (void *)syscall(__NR_brk, 0);

     new = (void *)syscall(__NR_brk, ((uintptr_t)old) + increment);

     return (((uintptr_t)new) == (((uintptr_t)old) + increment)) ? old :
         (void *)-1;
 }

Answer 1

第一個sbrk可能應具有long increment 。 而且您忘記了處理錯誤（並設置了errno ）

第二個sbrk函數不會更改地址空間 （就像sbrk一樣）。 你可以使用mmap改變它（但使用mmap而不是sbrk將不會更新數據片段結尾為內核的觀點sbrk一樣）。 您可以使用cat /proc/1234/maps查詢pid 1234進程的地址空間。 甚至從程序內部讀取（例如，使用fopen和fgets ） /proc/self/maps 。

順便說一句， sbrk已過時（大多數malloc實現使用mmap ），並且根據定義，每個系統調用 （在syscalls（2）中列出）均由內核執行（對於sbrk ， 內核保持“數據段”限制！）。 因此，您無法避免使用內核，我什至不理解為什么要模擬任何系統調用。 幾乎根據定義， 您無法模擬系統調用，因為它們是從用戶應用程序與內核進行交互的唯一方法。 在用戶應用程序中，每個系統調用都是原子性的基本操作（由一條SYSENTER機器指令完成，並在機器寄存器中包含適當的內容）。

您可以使用strace（1）來了解正在運行的程序執行的實際syscall。

順便說一句， GNU libc是一個免費軟件 。 您可以查看其源代碼。 musl-libc是更簡單的libc ，其代碼更易讀。

最后，使用gcc -Wall -Wextra -g編譯並使用gdb調試器（如果需要，您甚至可以查詢寄存器）。 也許閱讀x86 / 64-ABI規范和Linux Assembly HowTo 。