深入了解linux-vdso.so.1

一、什麼是linux-vdso.so.1？

linux-vdso.so.1是一個特殊的動態鏈接庫，VDSO是Virtual Dynamically-linked Shared Object的縮寫，即虛擬動態鏈接共享對象。它是在Linux內核2.6.30版本後引入的一種用戶態和內核態通信的機制，並且在運行時被動態加載到內存中，以提供一些內核函數的優化和安全性。

相對於以前的系統調用方式，VDSO的優勢在於它能夠避免由用戶態到內核態的切換，大大提高了系統調用的效率。此外，VDSO還作為一種安全限制機制，它只提供一些內核函數，不允許用戶代碼直接調用內核函數，從而增強了系統安全性。

二、VDSO的實現機制

VDSO的實現主要通過內核和動態鏈接器（ld.so）之間的合作完成。在編譯用戶應用程序時，通過鏈接選項“-static”或“-dynamic-linker”將鏈接文件ld.so替換為linux-vdso.so.1，並且在鏈接時取消了對libc庫的依賴，從而將一部分系統庫的函數移動到了linux-vdso.so.1中。

當用戶程序執行到系統調用指令時，處理器會先檢測VDOS是否已經加載到內存中，如果已經加載，則直接調用其中定義的函數；如果沒有加載，則由內核進行加載。

因此，VDSO的運行機制是動態的，只有在需要調用其函數時才會加載到內存中，這樣能夠節省內存並提高其安全性。

三、VDSO的作用

VDSO提供了一些內核函數，這些函數是被內核保護的，用戶代碼不能直接調用，例如gettimeofday()、clock_gettime()、uname()等函數。通過VDSO機制，這些函數被挪到了linux-vdso.so.1文件中，並在運行時動態加載到內存中，以便用戶程序可以直接調用它們，從而優化系統調用的性能。

此外，VDSO還提供了一些安全保護機制，它只允許特定的系統調用函數被提供給用戶程序，避免用戶程序對內核的直接訪問，從而增強了系統的安全性。

四、示例代碼

#include 
#include 

int main()
{
    struct timeval t1, t2;
    long long start, end;
    float duration;

    gettimeofday(&t1, NULL);

    // some code here

    gettimeofday(&t2, NULL);

    start = t1.tv_sec * 1000000 + t1.tv_usec;
    end = t2.tv_sec * 1000000 + t2.tv_usec;
    duration = (float)(end - start) / 1000000;

    printf("Duration: %f\n", duration);

    return 0;
}

這是一個簡單的程序，它調用了gettimeofday()函數來計算程序的執行時間。gettimeofday()函數被包含在了linux-vdso.so.1文件中，這裡我們只需要在程序中調用它即可完成任務。