write函数过程解析

write函数过程解析write函数作为用户向终端或者文件进行写数据的重要函数,有着重要的作用。|||-||-||| |write|->|sys_write|>|vfs_write|->|ext

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write函数作为用户向终端或者文件进行写数据的重要函数,有着重要的作用。

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| write |—–>|sys_write|——–>|vfs_write|——->|ext4_write|
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     上面是write函数从用户空间到内核空间的过程。比如下面这个具体的例子write_test.c:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    char buffer[10] = “hello\n”;
    int count;
    int fd = open (“ab.txt”,O_RDWR);
    if (fd == -1)
    {
        fprintf(stderr,”can’t open file:[%s]\n”,”ab.txt”);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    count = write(fd,buffer,strlen(buffer));
    if (count == -1)
    {
        fprintf(stderr,”write error\n”);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

采用gcc静态编译的方式:gcc -static -o read_write  read_write.c  【使用静态编译的方式是为了更好的观看汇编代码】

接下来进行如下:root@node1:~/unixprogram# objdump  -d write_test > assemble   【注:因显示的汇编代码有11万行,所以保存为文件,采用动态链接库的方式文件小很多,这是默认的gcc编译选项】

查看assemble文件:【挑选重要的行】

08048250 <main>:
……
80482d9:    89 44 24 04              mov    %eax,0x4(%esp)
80482dd:    8b 44 24 18              mov    0x18(%esp),%eax
80482e1:    89 04 24                 mov    %eax,(%esp)
80482e4:    e8 e7 77 00 00           call   804fad0 <__libc_write>
……

上面是对应于main函数中的汇编,显示的是调用的是__libc_write函数

0804fad0 <__libc_write>:
 804fad0:    65 83 3d 0c 00 00 00     cmpl   $0x0,%gs:0xc
 804fad7:    00
 804fad8:    75 21                    jne    804fafb <__write_nocancel+0x21>

上面对应的是__libc_write函数的汇编代码,在__libc_write函数中显示它调用了__write_nocancel函数

0804fada <__write_nocancel>:
 804fada:    53                       push   %ebx
 804fadb:    8b 54 24 10              mov    0x10(%esp),%edx
 804fadf:    8b 4c 24 0c              mov    0xc(%esp),%ecx
 804fae3:    8b 5c 24 08              mov    0x8(%esp),%ebx
 804fae7:    b8 04 00 00 00           mov    $0x4,%eax
 804faec:    cd 80                    int    $0x80
 ……

从__write_nocancel函数中我们可以看到,在这里传递给eax寄存器立即数4,这是系统调用write的调用number,然后就进行软中断int $0x80进入到内核状态,进行的是system_call()中断处理函数。

【补充说明】在glibc-2.11.2中只有__libc_write函数原型,而对于__write_nocancel是根据系统调用模板生成的,在源码中没有,其中__libc_write在glibc-2.11.2中的io/write.c中有定义。如下

     /* Write NBYTES of BUF to FD.  Return the number written, or -1.  */
ssize_t
  __libc_write (int fd, const void *buf, size_t nbytes)
  {
    if (nbytes == 0)
        return 0;
    if (fd < 0)
      {
        __set_errno (EBADF);
        return -1;
      }
    if (buf == NULL)
      {
        __set_errno (EINVAL);
        return -1;
      }

    __set_errno (ENOSYS);
    return -1;
  }
  libc_hidden_def (__libc_write)
  stub_warning (write)

  weak_alias (__libc_write, __write)
  libc_hidden_weak (__write)
  weak_alias (__libc_write, write)
  #include <stub-tag.h>

  而系统调用部分是根据如下几个文件生成:glibc-2.11.2/sysdeps/unix/syscall.S  glibc-2.11.2/sysdeps/unix/syscalls.list  glibc-2.11.2/sysdeps/unix/syscall-template.S

对于系统调用处理的汇编代码位于linux源码中的 arch/x86/kernel/entry_32.S 【注:内核版本为2.6.39 处理器:x86中的32位】

ENTRY(system_call)
    RING0_INT_FRAME            # can’t unwind into user space anyway
    pushl_cfi %eax            # save orig_eax
    SAVE_ALL
    GET_THREAD_INFO(%ebp)
                    # system call tracing in operation / emulation
    testl $_TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY,TI_flags(%ebp)
    jnz syscall_trace_entry
    cmpl $(nr_syscalls), %eax
    jae syscall_badsys
syscall_call:
    call *sys_call_table(,%eax,4)
    movl %eax,PT_EAX(%esp)        # store the return value
……

这是系统调用的处理函数,通过找到系统调用表中的write系统调用,然后进入到sys_write。

/*
 * This file contains the system call numbers.
 */

#define __NR_restart_syscall      0
#define __NR_exit          1
#define __NR_fork          2
#define __NR_read          3
#define __NR_write          4
#define __NR_open          5
#define __NR_close          6
#define __NR_waitpid          7
#define __NR_creat          8
……..

上面的是linux下的系统调用号列表,位于linux-2.6.39/arch/x86/include/asm/unistd_32.h中。

而对于系统调用表中的write函数位于linux-2.6.39/fs/read_write.c中,如下:

SYSCALL_DEFINE3(write, unsigned int, fd, const char __user *, buf,
        size_t, count)
{
    struct file *file;
    ssize_t ret = -EBADF;
    int fput_needed;

    file = fget_light(fd, &fput_needed);
    if (file) {
        loff_t pos = file_pos_read(file);
        ret = vfs_write(file, buf, count, &pos);
        file_pos_write(file, pos);
        fput_light(file, fput_needed);
    }

    return ret;
}

 

 

 

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