GoSudaПрямые системные вызовы Linux на чистом Go с помощью syscall.Syscall и unsafe.Pointer
Резюме
Мы узнаем о прямых системных вызовах в Go. Поскольку Go предлагает строгие ошибки компилятора и жёсткий сборщик мусора (GC), гораздо лучше заменять низкоуровневые вызовы чистым Go. К счастью, большинство функций вызова C полностью перереализованы на Go современным и качественным способом. Давайте рассмотрим это.
Системный вызов
Системный вызов представляет собой прямой запрос к операционной системе. Поскольку система обычно написана в жёстком, устаревшем стиле, так как она работает непосредственно на аппаратном обеспечении, мы должны учитывать, что её вызов должен передавать строго и корректно оформленный запрос. Поэтому, даже если нам не нужны некоторые переменные, мы всё равно должны заполнить их размер независимо от использования. Давайте проверим это на полностью работающем примере.
Полный пример
1package main
2import (
3 "fmt"
4 "syscall"
5 "unsafe"
6)
7
8type sysinfo_t struct {
9 Uptime int64
10 Loads [3]uint64
11 Totalram uint64
12 Freeram uint64
13 Sharedram uint64
14 Bufferram uint64
15 Totalswap uint64
16 Freeswap uint64
17 Procs uint16
18 Pad uint16
19 _ [4]byte
20 Totalhigh uint64
21 Freehigh uint64
22 MemUnit uint32
23 _ [4]byte
24}
25
26func main() {
27 var info sysinfo_t
28 _, _, errno := syscall.Syscall(syscall.SYS_SYSINFO, uintptr(unsafe.Pointer(&info)), 0, 0)
29 if errno != 0 {
30 fmt.Println("sysinfo syscall failed:", errno)
31 return
32 }
33
34 scale := float64(1 << 16)
35 fmt.Printf("Uptime: %d seconds\n", info.Uptime)
36 fmt.Printf("Load Average: %.2f %.2f %.2f\n",
37 float64(info.Loads[0])/scale,
38 float64(info.Loads[1])/scale,
39 float64(info.Loads[2])/scale)
40 fmt.Printf("Memory: total=%d MB free=%d MB buffer=%d MB\n",
41 info.Totalram*uint64(info.MemUnit)/1024/1024,
42 info.Freeram*uint64(info.MemUnit)/1024/1024,
43 info.Bufferram*uint64(info.MemUnit)/1024/1024)
44 fmt.Printf("Swap: total=%d MB free=%d MB\n",
45 info.Totalswap*uint64(info.MemUnit)/1024/1024,
46 info.Freeswap*uint64(info.MemUnit)/1024/1024)
47 fmt.Printf("Processes: %d\n", info.Procs)
48}
Этот пример включает все переменные и выводит подробную информацию о текущей системе.
Мы можем сравнить этот код с замком и ключом.syscall.SYS_SYSINFO — это ключ, который открывает замок, находящийся внутри ядра.
Поэтому использование правильного ключа для замка важно.
Что произойдёт, если мы используем syscall.SYS_GETPID для этого вызова?
Это ключ к замку, который содержит идентификатор процесса (PID).
Это попытается получить PID из области системной информации.
В результате ни одну из информации нельзя прочитать корректно; вызов должен вернуть состояние ошибки.
Теперь нам нужно знать, какие элементы содержатся и как они упорядочены. В первом слоте замка находится Uptime размером 2^64. Если мы попытаемся прочитать его с помощью 2^32, битовая последовательность будет прочитана не полностью. Мы не можем использовать такие частичные двоичные данные, если только не собираемся писать низкоуровневые трюки.
После чтения 64 бит двоичных данных мы, наконец, переходим ко второму слоту. Его можно прочитать корректно только после чтения предыдущего 64-битного целого числа.
Повторяя эти строгие и логичные действия для получения корректной информации из системы, мы можем правильно обрабатывать прочитанные данные.
Как пропустить «имена переменных»
Хотя мы не можем «пропустить» сами переменные, важно различать используемые и отброшенные переменные. Если назначение программы достаточно понятно, лучше использовать безымянные переменные в качестве заполнителей, а не давать метки каждому значению, даже если они не будут использоваться постоянно. Давайте проверим это на примере «Проверка свободной памяти».
Пример: Проверка свободной памяти
При проверке свободной памяти и подкачки нам не нужна другая информация, относящаяся к различным ресурсам. Для лучшей наглядности можно создать анонимные переменные для хранения определённых областей.
1package main
2
3import (
4 "fmt"
5 "syscall"
6 "unsafe"
7)
8
9type sysinfo_t struct {
10 _ int64
11 _ [3]uint64
12 Totalram uint64
13 Freeram uint64
14 Sharedram uint64
15 Bufferram uint64
16 Totalswap uint64
17 Freeswap uint64
18 _ uint16 // anonymous, and unused ones are marked as _
19 _ uint16
20 _ [4]byte
21 _ uint64
22 _ uint64
23 MemUnit uint32
24 _ [4]byte
25}
26
27func main() {
28 var info sysinfo_t
29 _, _, errno := syscall.Syscall(syscall.SYS_SYSINFO, uintptr(unsafe.Pointer(&info)), 0, 0)
30 if errno != 0 {
31 fmt.Println("sysinfo syscall failed:", errno)
32 return
33 }
34
35 fmt.Printf("Memory: total=%d MB free=%d MB buffer=%d MB\n",
36 info.Totalram*uint64(info.MemUnit)/1024/1024,
37 info.Freeram*uint64(info.MemUnit)/1024/1024,
38 info.Bufferram*uint64(info.MemUnit)/1024/1024)
39 fmt.Printf("Swap: total=%d MB free=%d MB\n",
40 info.Totalswap*uint64(info.MemUnit)/1024/1024,
41 info.Freeswap*uint64(info.MemUnit)/1024/1024)
42}
Следовательно, переменные читаются без меток. Хотя анонимные значения фактически сохраняются в структуре, в коде нет меток или понятных обозначений.
Заключение
- Использование
syscallиunsafeв Go всё ещё безопаснее, чем C/CGo - Если вы пишете большой проект, который может легко расширяться:
- Не используйте анонимные переменные; задавайте имена каждому полю.
- Если вы пишете проект с ограниченным применением:
- Можно использовать анонимные переменные для заполнения действительно неиспользуемых областей.
syscallв Go является мощным и современным инструментом для работы с низкоуровневыми вызовами