系统调用在 Linux 上的哪个库中，该库如何链接到包含系统调用的可执行目标文件？答案

【问题标题】：In what library on Linux are the system calls and how is this library linked to the executable object file that contains the system calls?系统调用在 Linux 上的哪个库中，该库如何链接到包含系统调用的可执行目标文件？
【发布时间】：2017-10-09 12:36:22
【问题描述】：

我知道系统调用不在 C 标准库中。是否有系统调用所在的库（某种系统库）？

如果有这样的库，这个库是如何链接到可执行程序的？

【问题讨论】：

标签： c linux linux-kernel shared-libraries system-calls

【解决方案1】：

系统调用可以以几种不同的方式工作，具体取决于目标架构，但无论如何，它不是库调用。这是运行中的用户空间程序调用内核中某些功能的一种方式。

在非常旧的系统中，这通常意味着直接跳转到该内核函数开始的某个地址。后来，内核引入了“跳转表”，增加了一层间接性，因此内核更改时地址不必更改。这种简单的方法在很长一段时间内都不再起作用（Linux 从未使用过它），因为如今，用户空间程序以某种“受保护”模式运行，该模式限制了它们可以做什么并让它们在虚拟地址空间中运行，因此保护系统不会因为一个用户空间程序错误而崩溃。

因此需要新的方法将 CPU 置于允许任何代码的模式（特权模式），并确保仅将控制权传递给内核，因此其他代码不会意外地以特权模式运行模式。在x86 上，这通常使用触发软中断的int 指令完成，内核处理该中断。在amd64 上，有一条特殊的syscall 指令用于进入内核。

在任何的情况下，C 不知道系统调用。您不能直接在 C 中发出系统调用（但您可以使用 内联汇编，如果您知道您的目标架构）。 Linux 上的 C 库包含许多函数，它们只是实际系统调用的微小包装，因此您可以直接从 C 中使用它们。

尽管不在问题的范围内：与 Linux 不同，Windows 隐藏系统调用，以至于它们甚至没有记录在案并且随时可能更改。在 Windows 上，您应该仅为您的应用软件使用系统库（如 user32.dll）。

【讨论】：

也许最后一句应该是“你应该只为每个应用软件使用系统库（如 user32.dll）”。
嗯，我的措辞有什么不同吗？ :o
我不是以英语为母语的人，第一次阅读时我的理解不同
@BasileStarynkevitch 我不是，现在我看到了可能的其他含义......好吧，编辑:)

【解决方案2】：

系统调用（在syscalls(2) 中列出）主要由 linux 内核解释。 C 库只包含与内核接口的胶水代码。从应用程序 (user-land) 的角度来看，系统调用是 atomic，并且几乎是一条 machine code 指令（SYSCALL 或 SYSENTER on x86-64）。用于调用系统调用的ABI 不是C ABI。另见Linux Assembler HowTo 和x86-64 ABI。使用strace(1) 了解某些命令或进程执行了哪些系统调用。

了解operating systems、system calls、linux kernel。

SYSENTER（或SYSCALL）机器指令将CPU mode 从user-mode 切换到内核模式。然后内核在特权[内核]模式下运行许多（数百万）机器指令，最后将执行SYSEXIT（或SYSRETURN）机器指令返回到用户模式。内核甚至可以安排另一个任务。所以从应用程序的角度来看，系统调用是一种基本的虚拟机指令；应用程序代码只是“看到”一个非常复杂的机器指令执行整个系统调用，而这种错觉是由内核提供的。

另请参阅this answer 相关问题。

（您可以通过直接在汇编程序中进行系统调用来避免使用 libc；Bones 是此类程序的一个示例；但几乎所有 Linux 上的程序都使用了一些 libc）。

另请阅读vdso(7)、ld-linux(8)、elf(5)。

【讨论】：

感谢您的详细回答。然而，这仍然让我感到困惑。我认为汇编代码包含直接在处理器上运行的指令，并且汇编中的命令是来自特定架构的指令集架构的指令。我现在不明白内核系统调用和汇编命令之间的联系，直到现在我认为这些命令是在处理器的 ISA 上找到的命令（ADD、LOAD 等）
命令不是正确的词。这将是机器代码操作。
好的，但是机器码操作是可以由CPU微码执行的操作。代码操作如何调用复杂的 Linux 内核系统调用？
应用程序代码看到的东西与内核不同
现在我真的很困惑。应用程序代码和内核与汇编指令由 CPU 微码执行这一事实有什么关系？

【解决方案3】：

该库是标准 C 库 (libc)。这通常是 glibc，但一些嵌入式 linux 将使用 musl，而 Android 使用仿生。

Linux 作为一个平台是相当独特的，因为内核/用户界面相当稳定，因此可以使用不同的 c 库。

libc 库将被您的工具链作为共享库自动链接，除非您告诉它不要这样做。

【讨论】：

但是glibc的目标代码怎么知道如何进行系统调用呢？如果 glibc 可以在内部进行系统调用，我的程序是否也可以直接执行此操作，而无需将标准库链接到 glibc？
@JenniferAnderson 对您的评论的回答是肯定的，Basile 的回答有一些链接，而我的回答试图解释一般概念。
@doron：这个答案是错误的，尽管它意味着正确的事情。 OP 已经声明“我知道系统调用不在 C 标准库中。”实际上，答案将是“没有这样的库”，因为系统调用不是库调用。