Linux内核编译以及新增系统调用函数

实验内容

（作者：Baron_w，禁止转载）
⚫ 编译 Linux 内核
⚫ Linux 启动过程
⚫ Linux 系统调用实现分析
⚫ 增加一个系统调用**

相关知识

1. dmesg 的用法
   ⚫ 列出加载到内核中的所有驱动
   我们可以使用如‘more’。 ‘tail’ , ‘less ’或者‘grep’文字处理工具来处理‘dmesg’
   命令的输出。由于 dmesg 日志的输出不适合在一页中完全显示，因此我们使用管道（pipe）
   将其输出送到 more 或者 less 命令单页显示。
   dmesg | more
   dmesg | less
   ⚫ 列出所有被检测到的硬件
   要显示所有被内核检测到的硬盘设备，你可以使用‘grep’命令搜索‘sda’关键词，如
   下：
   dmesg | grep sda
   ⚫ 只输出 dmesg 命令的日志
   在‘dmesg’命令后跟随‘head’命令来显示开始几行，‘dmesg | head -20′命令将显示
   开始的前 20 行。
   dmesg（在 dmesg 里我们可以查看到开机信息， printk 产生的信息等。 ）
2. Linux cp 的使用
   Linux cp 命令主要用于复制文件或目录。
   -a：此选项通常在复制目录时使用，它保留链接、文件属性，并复制目录下的所有内容。
   其作用等于 dpR 参数组合。
   -d：复制时保留链接。这里所说的链接相当于 Windows 系统中的快捷方式。
   -f：覆盖已经存在的目标文件而不给出提示。
   -i：与-f 选项相反，在覆盖目标文件之前给出提示，要求用户确认是否覆盖，回答"y"时目
   标文件将被覆盖。
   -p：除复制文件的内容外，还把修改时间和访问权限也复制到新文件中。
   -r：若给出的源文件是一个目录文件，此时将复制该目录下所有的子目录和文件。
   -l：不复制文件，只是生成链接文件。
3. make mrproper
   该命令确保源代码目录下没有不正确的.o 文件以及文件的互相依赖。

Linux 内核编译

**

1. 首先在虚拟机的终端内键入命令 apt-cache search linux-source 来查适用于自己
   系统的内核版本，如下图：
   

2. 其次查看自己的内核版本，防止下载相同版本的内核进行试验，如下图：
   

3. 在确定版本后打开 Linux 的内核官网进行内核的下载 www.kernel.org，进入后
   选择 HTTP 协议下的链接，之后依次选择进入/linux/kernel/v4.x/内，然后查找
   相应的内核版本。在这里我选择的是 Linux-4.10.14 版本，复制器链接，然后在
   Ubuntu16.04 终端内进入到 Downloads 目录下（cd Downloads）， 输入命令 wget
   https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.10.14.tar.gz 4.10.14 版
   本内核。
   

4. 待内核下载完之后， 继续在该目录下进行操作，键入命令 cp linux-4.10.14.tar.gz
   /usr/src/，将该内核压缩包复制到 usr/src 目录下。

5. 使用命令 tar -zxvf linux-4.10.14.tar.gz 将压缩包解压。

6. 之后进入 linux-4.10.14 文件夹（cd linux-4.10.14） 。在开始编译之前，先将一
   些必要的环境安装好，防止出现错误而导致中途退出。

7. 经搜集总结之后，所需要的依赖包或库有以下几项：
   ⚫ libncurses5-dev :主要是在 make menuconfig 时能够出现图形化的选择菜单
   所依赖的的库
   ⚫ libssl-dev : openssl 的依赖包
   ⚫ build-essential：建立 debian 软件包的工具
   ⚫ openssl ：涉及到系统安全的编译过程中的相关程序的依赖库
   ⚫ zlibc ：允许运行中的文件能够实现解压缩数据文件的一个工具
   ⚫ minizip ：是一个轻量级的支持库，能够支持压缩、提取、查看和操作 ZIP
   文件。该软件包包括 minizip 和 miniunzip 工具
   ⚫ libidn11-dev ： 涉及到系统帮助等文档以及软件库等信息的一个软件包
   ⚫ libidn11 ： ubuntu 自带
   安装时，只需要在终端键入以下四条命令：
   a) sudo apt-get install libncurses5-dev libssl-dev
   b) sudo apt-get install build-essential openssl
   c) sudo apt-get install zlibc minizip
   d) sudo apt-get install libidn11-dev libidn11
   

8. 在配置完环境之后，键入命令 make menuconfig。 在 menuconfig 中出现选择
   的图形化界面后，直接按右方向键选择到 exit 退出，退出提示中选择保存，实
   现内核的默认配置。
   
   

9. 在开始编译之前可以执行命令查看自己电脑支持最大线程数目，命令为 lscpu。
   

10. 接下来可以开始编译了， 在/usr/src/linux-4.10.14 目录下进行编译，否则会报错。
    键入命令 make -j8 之后等待一段时间。
    

11. 编译完之后输入以下两个命令依次安装内核模块和内核：
    ⚫ sudo make modules_install
    ⚫ sudo make install
    

12. 完成之后利用 reboot 命令来重启电脑。在开机时一直按住 shift 键进入高级启
    动模式。
    
    

13. 进入系统后打开终端输入 uname -r 查看内核版本是否为之前所编译安装的内
    核。确认之后内核编译到此结束。
    

新增系统调用

1. 首先打开文件 syscall_64.tbl 添加自己的系统调用函数以及对应的系统调用编号。 输
   入命令 vim arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl 打开该文件可以看出 332 编号系统暂未
   使用，因此在 331 下一行输入自己的函数编号以及函数名字等信息。
   
2. 进入 syscall.h 声明自己的函数。使用命令 vim include/linux/syscalls.h
   打开文件,在文件的末尾加入自己的函数声明。
   
3. 使用命令 gedit kernel/sys.c 打开 sys.c 加入头文件#include 并在
   末尾加入自己的函数。
   
4. 接下来编译并安装内核，方法与之前的一样。
   ⚫ sudo make menuconfig
   ⚫ make -j8
   ⚫ make modules_install
   ⚫ make install
5. 使用命令 reboot 重启系统，进入编译的内核。使用命令 uname -r 查看内核版本。
   编写 C 语言程序 hello.c 调用系统函数进行测试内核
   #include
   int main()
   {
   for(int i=0;i<5;i++)
   {
   printf(“ret=%d”,syscall(332,i));
   }
   return 0;
   }
6. 编写完之后进行编译 gcc hello.c -o hello。 编译完之后执行 hello 文件./hello。
   随即再输入 dmesg 来查看 printk 所打印的东西。
   
   到此新增的系统调用功能实现。