操作系统实验:Linux新增系统调用

新增系统调用

2020年4月17日

实验1：新增系统调用

实验目的：

让学生熟悉Linux系统调用，深入了解Linux操作系统中系统调用的实现机制和执行过程。

实验内容：

1. 阅读并分析Linux内核源码，深入了解Linux内核中系统调用内部数据结构；

2. 编写一个新系统调用的响应函数，函数的名称和功能由实验者自行定义；

3. 将新的系统调用函数嵌入到Linux内核中；

4. 编写应用程序以测试新的系统调用并输出测试结果。

实验需提交实验报告，实验报告应包含如下各项：基本信息（完成人姓名、学号、报告日期）、实验内容、实验目的、设计思路和流程图、主要数据结构及其说明、源程序并附上注释、程序运行时的初值和运行结果、实验体会。

设计思路:

新增的系统调用可以自行定义，在这里我增加两个选择排序**的系统调用。

新增系统调用 hello和select_sort ，用于对数组进行选择排序，对应的系统调用函数为 sys_hello和sys_select_sort，其中hello实现的是从大到小，sys_select_sort实现从小到大排序。

实验步骤：

1.设置新增系统调用的名称及编号

修改文件 arch/i386/kernel/syscall_table.S

2.设置系统调用的具体内容

因为我新增的函数没有用到头文件，所以没有添加头文件。后面的实验如果需要，可在include/linux目录下添加。

在kernel目录下新建文件 hello.c和select_sort.c ，实现函数sys_hello 和 sys_select_sort 。

#include

#include


asmlinkage int sys_select_sort(int *a,const int n)

{

  int temp,temp1,min,i,j;

   

  for(i=0;i<n-1;i++)

  {

    temp=i;

    min=*(a+i);

    for(j=i+1;j<n;j++)

    {

      if(*(a+j)<min)

      {

        temp=j;

        min=*(a+j);

      }

    }

    if(i != temp)

    {

      temp1=*(a+i);

      *(a+i)=*(a+temp);

      *(a+temp)=temp1;

    }

  }

 

  return 0;

}

3.使该系统调用在编译时可见

修改文件kernel/Makefile

#
# Makefile for the linux kernel.
#

obj-y     = hello.o select_sort.o sched.o fork.o exec_domain.o panic.o printk.o profile.o \
	    exit.o itimer.o time.o softirq.o resource.o \
	    sysctl.o capability.o ptrace.o timer.o user.o \
	    signal.o sys.o kmod.o workqueue.o pid.o \
	    rcupdate.o extable.o params.o posix-timers.o \
	    kthread.o wait.o kfifo.o sys_ni.o posix-cpu-timers.o mutex.o \
	    hrtimer.o rwsem.o latency.o nsproxy.o srcu.o

4.加上系统调用号的宏定义

修改文件include/asm-i386/unistd.h

320,321为系统调用号， NR_syscalls表示的值应该是最大的系统调用号加一

5.加上函数sys_select_sort的声明

修改文件include/linux/syscalls.h

6.重新编译内核

cd linux-2.6.21
make mrproper

将当前正在运行的内核对应的配置文件作为模板来生成.config文件，即将/boot目录下的已有的config文件复制到linux-2.6.21目录下 , 然后更新config文件：

make oldconfig

make all
make modules_install
make install

使用reboot命令重启系统

reboot

主要数据结构及说明

使用选择排序的方法对数组进行排序，每次选出其中最小的元素，然后与前面的元素进行交换。

最后的数组元素按照从小到大的顺序进行排序。

源程序

测试程序

#include
#include
#include
#define n 9
int main()
{
    int a[n]={12,46,2,234,65123,6,69,24,920};
    int i=0;
 
    //print the array before sorting
    printf("%s\n","Before sorting:");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("%d  ",a[i]);
    }
    printf("%s","\n");
 
    syscall(320,a,n);//system call
 
    //print the array after sorting
    printf("%s\n","After sorting:");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("%d  ",a[i]);
    }
    printf("%s","\n");
    return 0;
     
}

实验结果

实验体会

• 首先是对Linux的文件系统有了更深入的理解，一切皆文件
• 在新增系统调用的时候要时刻注意当前目录，修改文件的时候小心仔细不要出错
• make all的时候出现了很多错误，通常终端的信息可以大致定位error的位置，耐心寻找
• 完成内核编译后注意要重启之后新增的系统调用才会生效
• 本想计划增加其他一些系统调用，但是总是遇到头文件找不到的情况，时间有限没来得及，日后可以继续尝试，做一些有趣的系统调用