添加一个简单的系统调用——内核模块法

操作系统作业:添加一个简单的系统调用(内核模块法)

操作系统作业:添加一个简单的系统调用

  • 一、实验目的
  • 二、实验内容
  • 三、实验环境
  • 四、操作方法和步骤
    • (1)准备工作
    • (2)创建hello.c文件
    • (3)创建Makefile文件
    • (4)安装内核模块
    • (5)测试系统调用
  • 五、总结


一、实验目的

  1. 学习Linux的内核的系统调用。
  2. 理解、掌握Linux系统调用的实现框架、用户界面、参数传递、进入/返回过程。

二、实验内容

在系统调用中添加一个不用传递参数的系统调用,实现一个简单的系统调用的添加。执行这个系统调用,在屏幕上显示输出“Hello World! ”。


三、实验环境

虚拟机软件:Vmware Workstation
Linux发行版:CentOS 7 内置内核:linux 3.10.0
待编译内核:linux 4.15.10


四、操作方法和步骤

(1)准备工作

1.查询syscall_table的地址,执行命令:

sudo cat /proc/kallsyms | grep sys_call_table

查询syscall_table地址
2. 查询可用的系统调用号,使用vim编辑器打开unistd_32.h,执行命令:

vim /usr/include/asm/unistd_32.h

在普通模式下,输入G或者shift+g定位到文尾,可以看到最后一个是383,因此384是可用的系统调用号
添加一个简单的系统调用——内核模块法_第1张图片

(2)创建hello.c文件

  • sys_call_table为上面查询到的系统调用表的地址,NUM为待添加的系统调用号
  • 使用vim命令创建hello.c,并添加以下内容:
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
  
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
 
#define SYS_CALL_TABLE_ADDRESS 0xffffffffa8400160  //sys_call_table对应的地址
#define NUM 384  //系统调用号为384
int orig_cr0;  //用来存储cr0寄存器原来的值
unsigned long *sys_call_table_my=0;
static int(*anything_saved)(void);  //定义一个函数指针,用来保存一个系统调用
static int clear_cr0(void) //使cr0寄存器的第17位设置为0(内核空间可写)
{
    unsigned int cr0=0;
    unsigned int ret;
    asm volatile("movq %%cr0,%%rax":"=a"(cr0));//将cr0寄存器的值移动到eax寄存器中,同时输出到cr0变量中
    ret=cr0;
    cr0&=0xfffffffffffeffff;//将cr0变量值中的第17位清0,将修改后的值写入cr0寄存器
    asm volatile("movq %%rax,%%cr0"::"a"(cr0));//将cr0变量的值作为输入,输入到寄存器eax中,同时移动到寄存器cr0中
    return ret;
}
 
static void setback_cr0(int val) //使cr0寄存器设置为内核不可写
{
    asm volatile("movq %%rax,%%cr0"::"a"(val));
}
 
asmlinkage long sys_mycall(void) //定义自己的系统调用
{   
    printk("模块系统调用-当前pid:%d,当前comm:%s\n",current->pid,current->comm);
    printk("hello,world!\n");
    return current->pid;    
}
static int __init call_init(void)
{
    sys_call_table_my=(unsigned long*)(SYS_CALL_TABLE_ADDRESS);
    printk("call_init......\n");
    anything_saved=(int(*)(void))(sys_call_table_my[NUM]);//保存系统调用表中的NUM位置上的系统调用
    orig_cr0=clear_cr0();//使内核地址空间可写
    sys_call_table_my[NUM]=(unsigned long) &sys_mycall;//用自己的系统调用替换NUM位置上的系统调用
    setback_cr0(orig_cr0);//使内核地址空间不可写
    return 0;
}
 
static void __exit call_exit(void)
{
    printk("call_exit......\n");
    orig_cr0=clear_cr0();
    sys_call_table_my[NUM]=(unsigned long)anything_saved;//将系统调用恢复
    setback_cr0(orig_cr0);
}
 
module_init(call_init);
module_exit(call_exit);

(3)创建Makefile文件

  • 使用vim命令创建Makefile文件,添加以下内容
obj-m:=hello.o
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-4.15.10
all:
	make -C  $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	make -C  $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean
  • 注意:LINUX_KERNEL_PATH是内核代码的位置

(4)安装内核模块

1.执行命令:

make

2.查看make是否成功,执行命令:

ls | grep 'hello.*'

看到有komod.cmod.o文件就说明成功了

3.使用insmod插入模块,执行命令:

insmod hello.ko

4.使用lsmod查看模块是否插入成功,执行命令:

lsmod

Module出现hello,表示模块插入成功

(5)测试系统调用

1.使用vim创建test.c文件,执行命令:

#include
#include
#include
#include
#include
 
int main()
{
        unsigned long x = 0;
        x = syscall(483);        //测试483号系统调用
        printf("17计科-1727405169 syscall result: %ld\n", x);
        return 0;
}

2.使用gcc编译,执行命令:

gcc test.c

3.运行a.out,执行命令:

./a.out

出现以下结果就成功了。

成功运行


五、总结

  • 两个字高度概括,简单!
  • 剩下的你们自己慢慢写吧,有问题欢迎在留言区交
    流,谢谢观看。

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