System Call with linux

System Call with Linux

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system call 확인하기

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• 간단한 hello world 예제이다.
• strace를 이용해 요청한 시스템 콜을 알아보자.

• strace 각각의 줄은 1개의 시스템 콜이다.
  • write( ) 시스템 콜을 확인할 수 있다.
  • 이외에도 많은 시스템 콜이 호출되었다.
    • 대부분 main( ) 함수 앞뒤로 실행된 것들이며 프로그램의 시작과 종료 처리 중 호출된 것이다.

system call의 소요 시간 확인하기

• strace -T 옵션을 이용
  • 시스템 콜 처리에 걸린 시간을 측정 가능하다.
  • system 점유율이 높을 때 이 기능을 통해 부하를 찾아낸다.

실험

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CPU 정보 확인하는 법

sar -P ALL 1

• 명령어를 통해 cpu 의 모드를 확인할 수 있다.
• idle
  • kernel, user mode가 아닌 상태
• user, nice
  • user mode인 상태
• system
  • kernel mode인 상태

실험 1

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• loop를 걸어서 확인해보자.

#include <stdio.h>
int main(){
	for(;;);
}

• user mode에서 계속 돌아가는 것을 볼 수 있다.
  • cpu 3번

실험 2

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• 이번에는 getppid( ) 시스템 콜을 이용해보자.

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(){
	for(;;)
		getppid();
}

• 일정 비율로 kernel과 user mode가 실행되었음을 알 수 있다.
  • 즉 사용자 모드 -> 커널 모드 -> 사용자 모드 …

system call의 wrapper 함수

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• system call은 보통 C언어 같은 고급 언어에서 직접 호출이 불가능하다.

• 아키텍처에 의존하는 어셈블리 코드를 사용해 호출된다.

• getppid( ) 시스템 콜은 x86_64 아키텍처에서 다음과 같이 호출된다.

mov $0x6e, %eax // 시스템 콜 번호를 eax 레지스터에 대입
syscall

• 만약 wrapper 함수가 없었다면 어셈블리 언어를 사용해서 system call을 호출했을 것이다.

  • 이는 이식성이 매우 낮으며 프로그램 작성 시 오래 걸린다.

• 고급언어로 작성된 사용자 프로그램은 단순히 시스템 콜의 wrapper 함수를 호출하면 된다.

• wrapper 함수는 단순하게 시스템 콜을 요청하는 함수이다.

  • trap이 걸리면 eax레지스터를 참조해 커널 모드로 함수가 실행됨.

표준 C 라이브러리

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• c 언어에는 표준 라이브러리가 있다.

  • glibc 를 사용한다.

• glibc는 system call의 wrapper 함수를 포함한다.

  • posix 규격에 정의된 함수도 제공

• ldd 명령을 통해 링크하는 라이브러리를 볼 수 있다.

• libc / 표준 C 라이브러리를 링크하고 있다.

• 참고로 파이썬도 내부적으로는 C 라이브러리를 사용한다.

이해가 안 간다면 다음 글을 참고해보자.