Ubantu16.04添加系统调用(内核版本4.16.8)作业报告

这个作业我是从五月上旬开始着手准备的，因为在这期间有几门考试，所以从装系统到完成作业前前后后大概用了半个多月的时间。在做作业的过程中，我经历了很多之前没有经理过的东西，装双系统，修改内核，为Ubantu升级网卡驱动，之后又因为Ubantu系统故障导致重装系统，最后为了保险起见转而使用虚拟机，这其中的酸甜苦辣真是一言难尽。虽然在做作业的时候解决了很多与添加系统调用无关的棘手事情，但我实实在在的通过解决这些问题学习得到了很多东西，增强了我解决实际问题的能力。好了，话不多说，下面我就来介绍一下具体实验过程。

首先，是装Linux系统，你可以装双系统或者是在Windows上装虚拟机。但是作为初学者，我个人建议还是直接装虚拟机，简单方便，又不容易出现问题，降低了很多风险。我之前就是装的双系统，但是因为操作失误导致再也无法进入Linux了，无奈只好将Linux卸掉，但是卸载Linux有存在着之后无法进入Windows的风险，那样的话最后只好去刷机了。现在网上有许多不同版本的Linux操作系统，例如Ubantu，LinuxMint，Debian和Red Hat，但是最常用的还是Ubantu,我用的是Ubantu16.04。这里我分享一个安装虚拟机的教程链接，包括虚拟机的下载和Ubantu镜像的下载网址和方法https://blog.csdn.net/naomiedna/article/details/51752788。另外再给有兴趣安装双系统的同学一个教程链接这里面用的是Uabntu14.04，安装过程应该大同小异，不同担心：http://m.xuexila.com/diannao/xitong/linux/399492.html。但是要强调的一点是，在装系统的过程中一定要联网，最好插网线，以免给之后连不上网，还要更新什么驱动之类的特别麻烦。我就是因为没有接网线，最后没有网，光一个以太网，我就搞了3天才连上。

其实添加系统调用就是对操作系统的内核进行更改，然后编译内核重新生成操作系统，安装之后重启电脑，进入你重新生成的系统，然后测试就OK了。虽然说的比较简单，但是对于初学者很多东西都需要自己摸索，而且在离开了windows熟悉的操作环境下，利用命令行完成对系统调用的添加，还是有一定的难度的。首先既然要编译内核，那么就要有一个可供编译的内核，我用的内核版本是4.16.8，这里给个官网下载地址https://www.kernel.org/，内核是不断更新的，当你看到这篇文章的时候可能已经是新的版本了。下载之后要将文件解压到当前，Ubantu里叫提取文件，之后将文件移动到/usr/src目录下，但你会发现用鼠标无法移动它，系统会提示提示你权限不够。因为linux操作系统大概分为内核态和用户态，当你从用户态变成内核态之后，你能做更多的事，比如访问一些特殊位置，执行一些特殊命令，这时候就要用到Linux的终端命令了，具体切换命令可见https://blog.csdn.net/frank_jb/article/details/50927088，密码就是你在安装时候设置的开机密码。下面，在键盘输入Ctrl+Alt+T打开终端，在命令行中输入“cd 文件当前位置”，定位到内核当前所在文件夹，然后输入sudo mv linux-4.16.8 /usr/src 将文件移动到该文件夹下。下图是我操作时的界面截图。

下面，就要开始修改内核代码了，源码目录下涉及内核修改的有三个文件。

1、先打开第一个 /arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl//设置系统调用号，如果是32位就用syscall_32.tbl。点开之后在里面添加自己的系统调用号，如333行所示：

2、打开第二个 /include/linux/syscalls.h//系统调用的头文件。在这里添加函数声名：

3、打开第三个/kernel/sys.c //定义系统调用。找一块地方添加想要实现函数的功能：

好的，修改完内核源码之后就要开始编译内核了，进入到了最为关键的一部分。编译内核分为四步。首先要进入你的linux内核文件，cd /usr/src/linux-4.16.8。

1、sudo make menuconfig

一开始系统提示我缺少ncurses驱动，经过查找资料，找到了下面的解决方法

在终端下输入sudo apt-getinstall libncurses5-dev libssl-dev，系统便会下载相关驱动并解析安装，如下图所示：

当再次输入sudo makemenuconfig时，系统又提示缺少bison驱动。如下图所示：

有了上一步的经验，那么我们输入sudoapt-get install bison，系统会下载和安装驱动，如下图所示：

当再一次输入sudo makemenuconfig时，系统又提示缺少flex驱动，如下图所示：

那么我们输入sudo apt-getinstall flex，系统会下载和安装驱动，如下图所示：

当再一次输入sudo makemenuconfig时，终于进入了menuconfig界面，然后直接选择Save，完了之后Exit就可以了，完成会产生一系列文件，最关键的文件叫做 ".config"，这个就是告诉内核哪些地方会编译，那些不需要，按步骤来就行，这个图我忘截了，盗了一张，如下图所示：

2、sudo make

这个时候系统会提示我下载 libelf-dev，libelf-devel or elfutils-libelf-devel，如下图所示：

输入命令代码sudo apt-getinstall libelf-dev，系统自动修复，如下图所示：

之后再输入sudo make,就开始了漫长的编译过程，这是后需要有耐心。我大该从晚上十点左右一直等到了第天凌晨快一点，但是还是没有编译完。实在太困了，我就睡觉去了。大概4：40的时候我起来看了一下，已经编译完了，电脑先休眠，早上再弄。

3、sudo makemodules_install

这一步就是安装一些驱动和功能，过程挺快。

4、sudo make install

这一步是把内核安装到系统中。如果你看到了下图的结果，那么恭喜你，大功快要告成了！

下面我们要做的就是重启电脑（虚拟机）进行测试了。进入的时候会出现GUN GRUB界面，我们选择Ubantu高级选项，然后Enter进去

然后选择第一项，Enter进去，如下图所示：

这时候你会得到下面的界面，这是系统在初始化并且自检：

现在就是测试阶段，你可以安装一个vim编辑器sudo apt-get install vim-gtk，再在你的主目录下面创立一个.C文件，用作测试代码，具体方法可见https://blog.csdn.net/yuechuxuan/article/details/69989320。在终端中输入命令vim hello.c打开你刚刚创建的 .C文件，输入下面的测试代码。

 

然后利用gcc编译器编译，如果你的系统里没有的话，在终端中输入sudo apt-get  build-depgcc命令，进行安装下载。然后输入gcc hello.c编译上面的 .C文件，再输入./a.out输出编译结果。如果结果是1，那么证明你成功了，否则，再试试吧。

最后，在终端中输入命令dmesg，查看系统日志，你会惊喜的发现，在最后出现了“Hello，world!”，这就表明我们的操作最终成功了！

最后发表点感想。首先从这次作业中我掌握了包括装双系统，装虚拟机，修改内核，更改Linux网卡驱动等等一系列之前没有接触过的技能，同样，通过这次作业，我也更加深入的了解到了Linux操作系统的工作机理，也激发了我对于《操作系统原理》这门课程的兴趣，也更加希望接受下一次新的挑战，不断学习提升自己。同样，很感谢老师给了这样一个题目，实实在在的让我们得到了锻炼，通过自己动手解决问题的过程很爽，很期待新的挑战。