Na co pozwala syscall w Linux read – praktyczne przykłady

Jednym z najważniejszych i najczęściej używanych wywołań systemowych w systemie Linux jest read. Dzięki niemu programy mogą odczytywać dane z różnych źródeł — plików, urządzeń, a nawet standardowego wejścia (klawiatury).

W tym artykule przybliżę Ci, czym jest syscall read, jak działa, oraz pokażę praktyczne przykłady użycia — zarówno w języku C, jak i asemblerze x86-64.

Co to jest syscall read?

read to wywołanie systemowe, które pozwala na odczytanie danych z pliku lub innego źródła danych do bufora w pamięci programu.

Jego sygnatura w C wygląda tak:

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

• fd — deskryptor pliku (np. uzyskany z open).
• buf — wskaźnik na bufor, gdzie zostaną zapisane odczytane dane.
• count — maksymalna liczba bajtów do odczytania.

Funkcja zwraca liczbę faktycznie odczytanych bajtów, 0 jeśli osiągnięto koniec pliku, lub -1 w przypadku błędu.

read jako syscall w Linux x86-64

W asemblerze na architekturze x86-64 wywołania systemowe wykonujemy instrukcją syscall.

Dla syscallu read:

Po wywołaniu syscall, w rax zwracana jest liczba odczytanych bajtów lub kod błędu.

Przykład: odczyt z pliku w asemblerze NASM x86-64

Poniżej prosty program, który otwiera plik test.txt, wczytuje z niego do 64 bajtów, i wypisuje zawartość na ekran:

section .data
    filename db "test.txt", 0
    buffer   resb 64
    msg      db "Odczytano: ", 0
    newline  db 10

section .bss
    fd       resd 1

section .text
    global _start

_start:
    ; open pliku
    mov rax, 2          ; sys_open
    mov rdi, filename
    mov rsi, 0          ; O_RDONLY
    syscall
    test rax, rax
    js open_error
    mov [fd], eax

    ; read z pliku
    mov rax, 0          ; sys_read
    mov edi, [fd]
    mov rsi, buffer
    mov rdx, 64
    syscall
    test rax, rax
    jle read_error
    mov rcx, rax        ; liczba odczytanych bajtów

    ; write "Odczytano: "
    mov rax, 1          ; sys_write
    mov rdi, 1          ; stdout
    mov rsi, msg
    mov rdx, 10
    syscall

    ; write buffer
    mov rax, 1
    mov rdi, 1
    mov rsi, buffer
    mov rdx, rcx
    syscall

    ; write newline
    mov rax, 1
    mov rdi, 1
    mov rsi, newline
    mov rdx, 1
    syscall

    ; close pliku
    mov rax, 3          ; sys_close
    mov edi, [fd]
    syscall

    ; exit
    mov rax, 60
    xor rdi, rdi
    syscall

open_error:
    ; obsługa błędu otwarcia
    mov rax, 60
    mov rdi, 1
    syscall

read_error:
    ; obsługa błędu odczytu
    mov rax, 60
    mov rdi, 2
    syscall

Uruchomienie programu w NASM na LInux

$ cat ” 123″ > test.txt

$ nasm -f elf64 -o read_file.o read_file.asm
$ ld -o read_file read_file.o

$ ./read_file
Odczytano: 123

Praktyczne zastosowania read

1. Odczyt z plików

read to podstawowy sposób na czytanie danych z plików, np. konfiguracji, danych wejściowych, logów.

2. Odczyt z terminala

Deskryptor 0 (standardowe wejście) pozwala na czytanie znaków wpisywanych przez użytkownika w terminalu.

3. Komunikacja międzyprocesowa

Pipes i inne kanały do komunikacji między procesami także korzystają z read do pobierania danych.

Uwaga na błędy i blokowanie

• read może zwrócić mniej bajtów niż żądane (np. na końcu pliku).
• W przypadku urządzeń znakowych i terminali może blokować proces do momentu dostępności danych.
• Przy programowaniu asynchronicznym warto zwracać uwagę na zwracane wartości i obsługiwać powtórne wywołania.

Podsumowanie

Syscall read jest kluczowy w codziennym programowaniu na Linuxie, pozwalając na efektywny i kontrolowany odczyt danych z wielu źródeł.

Opanowanie jego użycia na poziomie asemblera pozwala zrozumieć, jak system operacyjny zarządza danymi i jakie możliwości daje programiście.