Linux sbrk() 作为汇编语言中的系统调用

Question

作为一项挑战和性能考虑，我正在用汇编语言编写一个简单的服务器。我知道的唯一方法是通过系统调用（通过int 0x80）。很明显，我需要比在装配或加载时分配的内存更多，因此我阅读了相关资料，并决定使用sbrk()，主要是因为我不理解mmap(): p 无论如何，Linux没有提供sbrk()的中断，只有brk()。

那么...我如何找到当前程序断点以使用brk()呢？我想过使用getrlimit()，但我不知道如何获取资源（我猜想是进程ID）传递给getrlimit()。还是说我应该找到其他实现sbrk()的方法？

- Jon Weldon

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欢迎来到 Stack Overflow！“我知道的唯一方法是通过系统调用。” 还有库调用，比如sbrk。或者你是指“在没有libc的情况下使用汇编语言”？ - Robᵩ

我不确定如何进行库调用（现在仍然不太清楚），您认为库调用比系统调用更快吗？ - Jon Weldon

mmap很简单。但对于小的分配来说并不好。 - doug65536

Answer 1

sbrk函数可以通过手动获取当前值并减去所需的数量来实现。一些系统允许您使用brk(0)获取当前值，而其他系统则在变量中跟踪它[该变量的初始化地址为_end的地址，该地址由链接器设置为指向初始断点值]。

这是一个非常特定于平台的事情，因此效果因人而异。

编辑：在Linux上：

但是，实际的Linux系统调用返回成功后的新程序断点。如果失败，则系统调用返回当前断点。 glibc包装器函数会进行一些工作（即检查新断点是否小于addr），以提供上述0和-1返回值。

因此，从汇编语言中，您可以使用类似0或-1这样荒谬的值来调用它以获取当前值。

请注意，您无法通过brk分配的内存“释放” - 您可能只想链接C语言编写的malloc函数。从汇编语言中调用C函数并不难。

- Random832

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或者 OP 可以使用 mmap 系统调用并设置 MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE 标志获取内存，并使用 munmap 释放它。这比在用户空间自己管理内存更昂贵，但从汇编语言实现会容易得多。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

请注意，您无法通过brk释放分配的内存。但是，man brk说：“增加程序断点会将内存分配给进程；减少断点会释放内存。”那么，为什么您不能通过brk释放分配的内存呢？ - automaton

@automaton 这样做是不安全的，因为在分配该内存后，您调用的其他函数可能已经在其上方分配了更多的内存。您需要编写一个完整的内存管理系统。 - Random832

Answer 2

源代码：

#include <unistd.h>
#define SOME_NUMBER  8
int main() {
  void *ptr = sbrk(8);
  return 0;
}

使用汇编输出选项进行编译

gcc -S -o test.S test.c

然后看一下汇编代码

_main:
Leh_func_begin1:
    pushq   %rbp
Ltmp0:
    movq    %rsp, %rbp
Ltmp1:
    subq    $16, %rsp
Ltmp2:
    movl    $8, %eax
    movl    %eax, %edi
    callq   _sbrk
    movq    %rax, -16(%rbp)
    movl    $0, -8(%rbp)
    movl    -8(%rbp), %eax
    movl    %eax, -4(%rbp)
    movl    -4(%rbp), %eax
    addq    $16, %rsp
    popq    %rbp
    ret
Leh_func_end1:

虽然没有专门的系统调用，但你仍然可以进行调用。

- lukecampbell

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我在fedora16/x86上链接了二进制静态库，并进行了objdump。我看到__sbrk调用__brk，__brk又调用brk系统调用（syscall 45）。 - Marco van de Voort

也许吧，但是你所发布的内容仍然依赖于外部实现的_sbrk被链接进来。 - Chris Stratton

是的，正如我所提到的，在我的机器上没有sbrk系统调用（至少我相当确定它被排除在Unix标准之外作为系统调用），因此要调用sbrk，您需要将其链接到libc中并实现它。 - lukecampbell