システムコール

ユーザー空間からカーネル機能を呼び出す

システムコールとは

システムコール（syscall）は、ユーザー空間のプログラムがカーネルの機能を利用するためのインターフェースです。ファイル操作、プロセス生成、ネットワーク通信など、ハードウェアリソースへのアクセスはすべてシステムコールを通じて行われます。

システムコールの流れ

1
アプリケーションがライブラリ関数を呼び出し
例: fopen() → glibc
2
ライブラリがシステムコールを発行
例: open() syscall
3
CPUがカーネルモードに遷移
ソフトウェア割り込み（syscall命令）
4
カーネルが処理を実行
ファイルオープン処理など
5
ユーザーモードに復帰、結果を返す
ファイルディスクリプタ or エラー

主要なシステムコール

カテゴリ	システムコール	説明
ファイル	open	ファイルを開く
	read/write	読み書き
	close	ファイルを閉じる
	stat	ファイル情報取得
プロセス	fork	プロセス複製
	exec	プログラム実行
	exit	プロセス終了
	wait	子プロセス待機
メモリ	mmap	メモリマッピング
	brk	ヒープ拡張
	munmap	マッピング解除
ネットワーク	socket	ソケット作成
ネットワーク	connect/accept	接続

straceによるシステムコール追跡

straceはプログラムが発行するシステムコールを追跡するツール。デバッグやパフォーマンス分析に非常に有用です。

1 # 基本的な使い方
2 strace ls
3 
4 # プロセスにアタッチ
5 strace -p <PID>
6 
7 # 特定のシステムコールのみ
8 strace -e open,read,write ls
9 
10 # サマリー表示
11 strace -c ls
12 
13 # 出力例
14 # % time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
15 # ------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
16 #  25.00    0.000025           2        10           read
17 #  20.00    0.000020           1        15           write
18 #  ...
19 
20 # タイムスタンプ付き
21 strace -t ls
22 
23 # ファイルに出力
24 strace -o trace.log ls

ユーザーモード vs カーネルモード

ユーザーモード（Ring 3）

• 制限された権限
• 直接ハードウェアアクセス不可
• アプリケーションが動作
• クラッシュしても他に影響少

カーネルモード（Ring 0）

• 全権限
• ハードウェア直接アクセス
• カーネルコードが動作
• 不具合はシステム全体に影響

SRE/インフラ観点

パフォーマンス分析

• strace -cでボトルネック特定
• 過剰なsyscallはオーバーヘッドに
• I/O待ちの可視化

セキュリティ

• seccompでsyscall制限（コンテナセキュリティ）
• auditdでsyscall監査

1	# 基本的な使い方
2	strace ls
3
4	# プロセスにアタッチ
5	strace -p <PID>
6
7	# 特定のシステムコールのみ
8	strace -e open,read,write ls
9
10	# サマリー表示
11	strace -c ls
12
13	# 出力例
14	# % time seconds usecs/call calls errors syscall
15	# ------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
16	# 25.00 0.000025 2 10 read
17	# 20.00 0.000020 1 15 write
18	# ...
19
20	# タイムスタンプ付き
21	strace -t ls
22
23	# ファイルに出力
24	strace -o trace.log ls