System call entry: SVC, SYSCALL과 ECALL

이 코드는 어떤 문제를 푸나요?

사용자 함수가 커널 함수를 일반 call로 직접 호출하는 것은 아닙니다. arm64의 SVC, x86의 SYSCALL, RISC-V의 ECALL이 권한 경계를 넘긴 뒤 번호를 검사해 서비스 함수를 고릅니다. 아래는 arm64 시스템 호출 번호를 테이블에 연결하고 반환값을 기록하는 함수입니다.

읽을 범위: v6.18.37 · arch/arm64/kernel/syscall.c · invoke_syscall 38–66행입니다. 아래에 이 범위의 원문과 각 줄의 설명을 실었습니다. 주제 전체의 흐름과 다른 경로는 기존 분석에서 함께 읽으실 수 있습니다.

먼저 알아둘 개념

시스템 호출 번호

arm64는 x8, x86-64는 rax, RISC-V는 a7을 사용하는 ABI를 구분해야 합니다. C 함수 인수 번호와 같은 개념이 아닙니다.

array_index_nospec

범위 검사 이후 추측 실행이 부적절한 인덱스로 테이블을 접근하지 않도록 인덱스를 제한하는 도구입니다.

반환 레지스터

커널 C 함수가 얻은 결과를 pt_regs에 기록하면 최종 사용자 복귀 때 해당 레지스터로 반영됩니다.

처음 읽을 때

번호 5가 테이블의 어느 항목을 선택하고 결과가 어느 저장 프레임으로 돌아가는지 따라가십시오.

더 깊이 살펴볼 때

seccomp·ptrace·restart는 이 함수 전후의 공통 경로와 함께 읽고, 스택 무작위화의 적용 시점도 구분하십시오.

그림으로 보는 변화

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1. 번호 검사

호출 번호가 테이블 범위 안인지 검사합니다.

화살표는 정상 서비스와 미구현 처리로 갈리는 분기입니다.

2. 서비스 실행

안전하게 제한한 인덱스로 함수 포인터를 얻어 호출합니다.

여기서는 커널 내부의 C 호출이 수행됩니다.

3. 결과와 다음 진입 준비

pt_regs에 반환값을 남기고 다음 스택 offset을 고릅니다.

즉시 사용자 모드로 점프하는 함수는 아닙니다.

invoke_syscall를 한 줄씩 읽기

줄 번호는 v6.18.37 원문 기준입니다. 주석·빈 줄을 포함한 함수 전체를 먼저 보고, 그 아래에서 각 줄을 설명합니다.

static void invoke_syscall(struct pt_regs *regs, unsigned int scno,
			   unsigned int sc_nr,
			   const syscall_fn_t syscall_table[])
{
	long ret;

	add_random_kstack_offset();

	if (likely(scno < sc_nr)) {
		syscall_fn_t syscall_fn;
		syscall_fn = syscall_table[array_index_nospec(scno, sc_nr)];
		ret = __invoke_syscall(regs, syscall_fn);
	} else {
		ret = do_ni_syscall(regs, scno);
	}

	syscall_set_return_value(current, regs, 0, ret);

	/*
	 * This value will get limited by KSTACK_OFFSET_MAX(), which is 10
	 * bits. The actual entropy will be further reduced by the compiler
	 * when applying stack alignment constraints: the AAPCS mandates a
	 * 16-byte aligned SP at function boundaries, which will remove the
	 * 4 low bits from any entropy chosen here.
	 *
	 * The resulting 6 bits of entropy is seen in SP[9:4].
	 */
	choose_random_kstack_offset(get_random_u16());
}

static void invoke_syscall(struct pt_regs *regs, unsigned int scno,

			   unsigned int sc_nr,

			   const syscall_fn_t syscall_table[])

	long ret;

	add_random_kstack_offset();

	if (likely(scno < sc_nr)) {

		syscall_fn_t syscall_fn;

		syscall_fn = syscall_table[array_index_nospec(scno, sc_nr)];

		ret = __invoke_syscall(regs, syscall_fn);

	} else {

		ret = do_ni_syscall(regs, scno);

	syscall_set_return_value(current, regs, 0, ret);

	choose_random_kstack_offset(get_random_u16());

함께 생각해 볼 질문

출처와 읽은 범위

Linux stable v6.18.37 · arch/arm64/kernel/syscall.c

해당 버전 원본 파일 · 기존 코드 분석 · 설명 원고