Llamadas al sistema en Linux

Llamadas al sistema en a32

Las llamadas al sistema o SYSCALLS son la forma de solicitar recursos al sistema operativo. Estas llamadas se implementan por medio de subrutinas o interrupciones generalmente. En el caso de la Raspberry Pi, es por medio de interrupciones.

Las llamadas al sistema son varias en el caso de LINUX, se puede encontrar una lista completa aquí o con man signal, man syscall y man syscalls, algunas de las más comúnes son estas:

SIGINT <C-c> Salir de un proceso desde la terminal
SIGQUIT <C-\ Salir de un programa desde terminal
SIGTERM kill -TERM <PID> Matar un proceso
SIGSTOP <C-z> Pausar un proceso
SIGCONT fg,bg Reanudar un proceso
SIGHUP Colgar un proceso (hacer que no responda)
SIGKILL Matar un proceso cuando este no puede capturar ninguna otra llamada, causa su terminación inmediata.

Algunos comandos útiles relacionados con procesos son los siguientes:

kill Send different signals to a program, not just kill intended ones
jobs Lists unfinished processes associated with the current terminal session
pgrep Get process ID (pid)
& runs command in the background
$! Last backgrounded job
nohup Wraper to ignore SIGHUP signal
disown Removes jobs from current shell
ps Report a snapshot of the current processes
- -aux All users jobs

Llamadas al sistema en `a32`

Para realizar llamadas al sistema, se podría utilizar C para hacerlo, por ejemplo el siguiente código imprime ‘Hello world’ en STDOUT:

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

#define STDOUT  1
#define MSG_LEN 14

char *msg = "Hello, world!\n";

int main()
{
    write(STDOUT, msg, MSG_LEN);
    return 0;
}

El programa equivalente en ensamblador es el siguiente:

.equ STDOUT,    1       @ #define STDOUT    1
.equ MSG_LEN,   14      @ #define MSG_LEN   14
.equ WRITE,     4

.data
LITERAL_MSG: .asciz "Hello, world!\n"

.text
msg: .word   LITERAL_MSG     @ char *msg = "Hello, world!\n";

.global main
main:
@    write(STDOUT, MSG, MSG_LEN);
    push {r7, lr}
    mov r0, #STDOUT
    ldr r1, msg
    mov r2, #MSG_LEN
    mov r7, #WRITE
    swi #0
    pop {r7, lr}

@   return 0
    mov r0, #0
    bx lr

Aquí se utilizan las siguientes instrucciones: push, que hace que el procesador entre en estado supervisor y guarda el estado del sistema en el stack, en este caso sólo es necesario guardar r7 y lr. svc/swi hace la llamada al sistema. Finalmente, pop, restaura el estado del sistema y regresa a la línea en la que se había quedado (eliminando el último elemento de la pila).

Existe una convención sobre qué registros utilizar para realizar llamadas al sistema

Otra alternativa es utilizar el compilador de C para escribir el programa en ensamblador:

@ ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
.global write

.equ STDOUT, 1   @ #define STDOUT 1
.equ MSG_LEN, 14 @ #define MSG_LEN 14

.data
LITERAL_MSG: .asciz "Hello, world!\n"

.text
msg: .word LITERAL_MSG @ char *msg = "Hello, world!\n"

.global main
main:
    @ write(STDOUT, msg, MSG_LEN);
     push {lr}
     mov r0, #STDOUT
     ldr r1, msg
     mov r3, #MSG_LEN
     bl write
     pop {lr}

    @ return 0
     mov r0, #0
     bx lr

Donde se especifica que .write es un símbolo global, entonces en la etapa de enlazado, el compilador buscará el símbolo donde se implementa write. Entonces bl write hace que se guarde la siguiente dirección a ejecutar del pc en lr y brinca a write.

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