x86_64 Linux函數和系統調用之間的ABI差異

x86_64 SysV ABI的函數調用約定定義了要在rcx寄存器中傳遞的整數參數＃4。另一方面，Linux內核系統調用ABI爲了同樣的目的使用r10。所有其他參數都傳遞到函數和系統調用的相同寄存器中。x86_64 Linux函數和系統調用之間的ABI差異

這會導致一些奇怪的事情。退房，例如，mmap glibc中實現了X32平臺（針對同一存在差異）：

00432ce0 <__mmap>: 
    432ce0:  49 89 ca    mov %rcx,%r10 
    432ce3:  b8 09 00 00 40   mov $0x40000009,%eax 
    432ce8:  0f 05     syscall

因此，所有的寄存器都已經到位，但我們移動rcx到r10。

我想知道爲什麼不把系統調用ABI定義爲與函數調用ABI相同，因爲它們已經如此相似。

來源

2016-07-25 Shachar Shemesh

在[另一個ABI答案]（http://stackoverflow.com/a/35619528/224132）中，我發現了一些AMD架構師和Linux內核開發人員發佈amd64郵件列表帖子的鏈接，之後發佈了第一個AMD64芯片。這裏有一些有趣的東西，比如實驗結果（從編譯SPECint並查看代碼大小和指令數量）導致x86-64 SysV ABI選擇哪個寄存器用於什麼。 –

syscall instruction旨在提供進入Ring-0以執行系統調用的更快方法。這意味着對舊方法的改進，即提高軟件中斷（Linux上的int 0x80）。

指令更快的部分原因是它不會更改內存，甚至不會將rsp更改爲指向內核堆棧。與軟件中斷不同，在該軟件中斷中，CPU被迫允許操作系統在不發生任何破壞的情況下恢復操作，對於該命令，允許CPU假定軟件知道這裏發生了某些事情。

特別是，syscall在寄存器中存儲用戶空間狀態的兩個部分。在呼叫存入rcx後要返回RIP，標誌存儲在R11（because RFLAGS is masked with a kernel-supplied value before entry to the kernel）。這意味着這兩個寄存器都被指令破壞了。

由於它們被破壞，系統調用ABI使用另一個寄存器而不是rcx，因此使用r10作爲第四個參數。

r10是一個自然的選擇，因爲in the x86-64 SystemV ABI它不是用於傳遞函數參數和功能並不需要保存的r10調用者的價值。所以一個系統調用包裝函數mov %rcx, %r10沒有任何保存/恢復。對於6-arg系統調用和SysV ABI的函數調用約定，這是不可能的。

順便說一句，在32位系統調用ABI還訪問與sysenter，這就需要用戶空間和內核空間之間的合作，以允許sysenter後返回到用戶空間。（即在運行sysenter之前在用戶空間中存儲某個狀態）。這比int 0x80更高的性能，但很尷尬。不過，glibc使用它（通過跳轉到內核映射到每個進程的地址空間的vdso頁面中的用戶空間代碼）。

AMD的syscall是與英特爾的sysenter相同的想法的另一種方法：通過不保留絕對一切而使內核的入口/出口更便宜。

來源

2016-07-26 05:15:29

這比用寄存器移動替換一對商店更微妙。它不會將'rsp'更改爲指向內核堆棧，因此沒有理智的地方推送任何想要保存的內容。入口處的內核代碼必須自行完成。（使用'swapgs'啓用'[gs：absolute_address]'來訪問每個任務的內核數據）。 CPU不會在內部保存一個內核堆棧指針來用於'syscall'，只是一個保存的'gs'值。我認爲這是執行復雜度降低的原因。（並且'swapgs'是一個單獨的指令）。 –

關於C/C++不使用'r10'的部分沒有意義。內核不允許使用哪種語言來執行調用。 –

沒關係。我編輯它。 –

AMD's syscall clobbers rcx register，因此使用r10代替。

來源

2016-07-25 21:42:03 a3f

而'r10'是一個純粹的scratch寄存器：不用於函數參數傳遞，也不用調用保存。這可以讓其他包裝函數（如動態鏈接程序存根）將其用作臨時目錄，並且仍然可以使用「jmp」而不是「call」/「pop」/「ret」進行尾部調用。所以'r10'是系統調用的好選擇。 'syscall' /'sysret'也使用r11。 –

哎呀，我在想'r11'。 ABI表示'r10'用於傳遞「靜態鏈指針」。 C/C++不使用它，所以實際上'r10'也是一個純粹的scratch寄存器。 –

x86_64 Linux函數和系統調用之間的ABI差異

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