操作系统- linux系统调用

实

验

报

告

一、理论分析（分值：20%）

【从操作系统原理(理论)的角度阐述系统功能调用的过程】

1、函数声明中都有asmlinkage限定词，用于通知编译器仅从栈中提取该函数的参数。

2、系统调用getXXX()在内核中被定义为sys_getXXX()。系统调用号：在linux中，每个系统调用都赋予一个系统调用号，通过这个独一无二的号就可以关联系统调用。当用户空间的

进程执行一个系统调用的时候，这个系统调用号就被用来指明到底要执行哪个系统调用；进程不会提及系统调用的名称。系统调用号一旦分配就不能再有任何变更(否则编译好的应用程序就会崩溃)，如果一个系统调用被删除，它所占用的系统调用号也不允许被回收利用。Linux有一个"未使用"系统调用sys_ni_syscall(),它除了返回-ENOSYS外不做任何其他工作，这个错误号就是专门针对无效的系统调用而设的。内核记录了系统调用表中所有已注册过的系统调用的列表，存储在sys_call_table中。它与体系结构有关，一般在entry.s中定义。这个表中为每一个有效的系统调用指定了唯一的系统调用号。

3、Makefile控制着整个内核的编译，在每个子目录下调用编译.c 文件，生成.o文件，生成新的内核。会把新编译的sys_hello内核加入到系统调用中。系统调用表gedit syscall_32.tbl 中加入354 i386 hello sys_hello，当系统调用时可以在调用表中找到系统调用的号。

4、在syscalls.h中添加定义的内容的引用函数。

5、编译执行结果。

二、设计与实现（分值：30%）

【阐述在Linux中添加系统功能调用的方法】

1、在内核目录下创建hello文件夹 mkdir hello

2、进入hello文件夹 cd hello

3、创建hello.c的文件 vim hello.c

4、加入代码

#include

asmlinkage long sys_hello(void)

{

printk(“Hello world\n”);

return 0;

}

5、在hello文件夹下添加Makefile文件 vim Makefile

在文件里添加 obj-y := hello.o

6、返回内核的根目录中，打开Makefile文件，在842行添加代码 vim Makefile 将core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

改为core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ hello/ 7、打开系统调用表 cd arch/x86/syscalls

Vim syscall_32.tbl

在文件最后一行添加354 i386 hello sys_hello

8、在调用函数名的文件中加入添加的函数

cd include/linux/

Vim syscalls.h

asmlinkage long sys_hello(void);

9、进行编译

cd /usr/src/linux-3.16/

sudo make menuconfig

sudo make oldconfig

make -j4

10、安装编译好的内核

sudo make modules_install install

shutdown -r now

重启后选择新的内核载入测试

uname -r

11、编写测试文件hello.c

#include

#include

#include

#include

int main(){

printf("%ld\n", syscall(354));

return 0;

}

12、编译测试

gcc -o hello.c hello

./hello.out

dmesg

三、实验结果（分值：10%）

【对实验结果进行简要分析和说明】

测试文件调用系统调用号354，并且将返回结果0输出，dmesg可以将开机显示结果输出查看。

四、心得与收获（分值：40%）

【本部分内容应至少包括如下部分：（1）从代码层面阐述Linux系统调用的整个过程；（2）应用程序调用Linux系统功能的方式以及你采用的方式。以及任何你想表达的内容】

1、在系统启动的时候start_kernel会调用trap_init来初始化异常向量表。设置0x80号软中

断的服务程序为system_call, system_call是所有系统调用的总入口。

当进程执行到用户程序的系统调用命令时，实际上执行了由宏命令_syscallN()展开的函数。系统调用的参数由各通用寄存器传递，比如通过eax寄存器传递系统调用号和系统调用返回值，通过ebx/ecx/edx/esi/edi传递系统调用参数，然后执行INT 0x80，以内核态进入入口地址system_call。

start_kernel

trap_init

set_system_trap_gate(SYSCALL_VECTOR, &system_call);

...

memcpy(&idt[entry], gate, sizeof(*gate));

2、在arch/x86/kernel/entry_32.S文件中定义了system_call，在system_call里面调用了sys_call_table

3、编译内核的时候，当执行到文件/usr/src/Linux-3.10.21/arch/x86/syscalls/Makefile 时，该文件会执行/usr/src/linux-3.10.21/arch/x86/syscalls/目录下的shell脚本syscalltbl.sh，该脚本将同目录下的syscall_32.tbl文件作为输入，然后生成文件

/usr/src/linux-3.10.21/arch/x86/include/generated/asm/syscalls_32.h，这个文件正是sys_call_table定义中包含的文件asm/syscalls_32.h。所以sys_call_table的定义中包含了asm/syscall_32.h

4、应用程序调用系统函数可以有三种方式，通过 glibc 提供的库函数、使用 syscall 直接调用、通过 int 指令陷入，本人采用syscall调用系统调用号的形式调用系统函数。

5、感受：由于之前很少接触Linux系统，从最初的基本指令学起，自己用的系统是64位最新的Ubuntu系统，所以很多方法在网上没有现成的学习材料，很多是通过多次重装Linux，改