HIT软件学院第二次OS实验
这次实验是让你在linux0.11上增加两个系统调用，并编写两个简单的应用程序测试你写的系统调用。
iam()
第一个系统调用是iam()，其原型为：
int iam(const char * name);
完成的功能是将字符串参数name的内容拷贝到内核中保存下来。要求name的长度不能超过23个字符。返回值是拷贝的字符数。如果name的字符个数超过了23，则返回“-1”，并置errno为EINVAL。
在kernel/who.c中实现此系统调用。
whoami()
第二个系统调用是whoami()，其原型为：
int whoami(char* name, unsigned int size);
它将内核中由iam()保存的名字拷贝到name指向的用户地址空间中，同时确保不会对name越界访存（name的大小由size说明）。返回值是拷贝的字符数。如果size小于需要的空间，则返回“-1”，并置errno为EINVAL。
也是在kernel/who.c中实现。
要注意的是这两个函数是系统调用，是内核态的。
测试程序
运行添加过新系统调用的Linux 0.11，在其环境下编写两个测试程序iam.c和whoami.c。最终的运行结果是：
$ ./iam lizhijun $ ./whoami lizhijun
这个测试程序是一个普通的用户态的C语言程序，你需要在这个函数中调用你上面你编写的那两个系统调用。
这次实验首先应该大致了解一下linux0.11系统调用的过程，仔细阅读实验指导书，然后看看现成的系统调用（如lib/close.c中的系统调用），之后再研习一下赵烔博士的《linux0.11内核完全注释》相应的章节会对这次实验会对这次实验有很大帮助。
你首先需要修改/include/unistd.h，在里面加上新系统调用的宏定义，代码如下：
#define __NR_sgetmask 68 #define __NR_ssetmask 69 #define __NR_setreuid 70 #define __NR_setregid 71 /*系统原来的系统调用，可见原来linux0.11中有72个系统调用（从0开始）*/ #define __NR_whoami 72 /*新系统调用的宏定义*/ #define __NR_iam 73 /*新系统调用的宏定义*/
然后你要修改/include/linux/sys.h，学着前面的方式在里面加上extern int sys_whoami()和extern int sys_iam(),
extern int sys_sgetmask(); extern int sys_ssetmask(); extern int sys_setreuid(); extern int sys_setregid(); extern int sys_whoami(); /*你添加的已存在声明*/ extern int sys_iam(); /*你添加的已存在声明*/
并在该文件的sys_call_table[]数组中加上两项sys_whoami和sys_iam（这里sys_whoami和sys_iam在该数组的位置一定要和上述宏定义的数字相对应，比如sys_whoami在/include/unistd.h中的宏定义为72,则sys_whoami应该是该数组的第72项，从0开始数），如下所示：
fn_ptr sys_call_table[] = { sys_setup, sys_exit, sys_fork, sys_read,
sys_write, sys_open, sys_close, sys_waitpid, sys_creat, sys_link,
sys_unlink, sys_execve, sys_chdir, sys_time, sys_mknod, sys_chmod,
sys_chown, sys_break, sys_stat, sys_lseek, sys_getpid, sys_mount,
sys_umount, sys_setuid, sys_getuid, sys_stime, sys_ptrace, sys_alarm,
sys_fstat, sys_pause, sys_utime, sys_stty, sys_gtty, sys_access,
sys_nice, sys_ftime, sys_sync, sys_kill, sys_rename, sys_mkdir,
sys_rmdir, sys_dup, sys_pipe, sys_times, sys_prof, sys_brk, sys_setgid,
sys_getgid, sys_signal, sys_geteuid, sys_getegid, sys_acct, sys_phys,
sys_lock, sys_ioctl, sys_fcntl, sys_mpx, sys_setpgid, sys_ulimit,
sys_uname, sys_umask, sys_chroot, sys_ustat, sys_dup2, sys_getppid,
sys_getpgrp, sys_setsid, sys_sigaction, sys_sgetmask, sys_ssetmask,
sys_setreuid,sys_setregid, sys_whoami, sys_iam }; /*在后面添加两项*/
然后，修改/kernel里面的system_call.s文件改变里面的系统调用个数，也即在原来的个数上加你添加的系统调用数，如下所示：
# offsets within sigaction sa_handler = 0 sa_mask = 4 sa_flags = 8 sa_restorer = 12 nr_system_calls = 74 /*原来是72,你加了两个，变成74*/ /* * Ok, I get parallel printer interrupts while using the floppy for some * strange reason. Urgel. Now I just ignore them. */
最后在/kernel中编写实现新加的系统调用函数的文件who.c,实现你新加的系统调用：
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <utime.h>
#include <sys/stat.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <asm/segment.h>
#include <string.h>
/*以上头文件可能不必全包含，但是我偷懒了，直接全包含算了*/
/*注意：注释时一定不要用双斜线，变量的声明要全写在可执行语句的前面，必须严格按着C语言的语法*/
char myName[23]; /*内核态全局变量，保存从用户态得到的名字*/
int len; /*内核态全局变量，保存从用户态得到的名字的长度*/
/*注意：在本文件中声明以及定义的变量均为内核态变量，而且不能直接访问用户态变量*/
/*2011-11-4 19:23*/
int sys_iam(const char *name)
{
char temp[23];
int i;
for (i=0;(temp[i] = get_fs_byte(&name[i]))!='\0';i++){}/*获取名字的长度*/
if (i>23)
{
return (-EINVAL);/*直接这样写可以把指导书上的情况全包含*/
}
len = i;
for (i=0;i<len;i++)
{
myName[i] = temp[i];
}
/*printk("Save complete!\n");*//*内核中向终端输出用printk函数*/
return len;
}
int sys_whoami(char* name, unsigned int size)
{
int i;
if (len>size)
{
return (-EINVAL);
}
for (i=0;i<len;i++)
{
put_fs_byte(myName[i],&name[i]);
}
/*printk("%s\n",myName);*/
/*printk("Copy complete!\n");*/
return len;
}
到这里系统调用就添加完成了，接下来修改kernel目录下的makefile文件， 让我们添加的kernel/who.c可以和其它Linux代码编译链接到一起，如下：
OBJS = sched.o system_call.o traps.o asm.o fork.o \
panic.o printk.o vsprintf.o sys.o exit.o \
signal.o mktime.o
改为：
OBJS = sched.o system_call.o traps.o asm.o fork.o \
panic.o printk.o vsprintf.o sys.o exit.o \
signal.o mktime.o who.o
另一处：
### Dependencies:
exit.s exit.o: exit.c ../include/errno.h ../include/signal.h \
../include/sys/types.h ../include/sys/wait.h ../include/linux/sched.h \
../include/linux/head.h ../include/linux/fs.h ../include/linux/mm.h \
../include/linux/kernel.h ../include/linux/tty.h ../include/termios.h \
../include/asm/segment.h
改为：
### Dependencies:
who.s who.o: who.c ../include/linux/kernel.h ../include/unistd.h
exit.s exit.o: exit.c ../include/errno.h ../include/signal.h \
../include/sys/types.h ../include/sys/wait.h ../include/linux/sched.h \
../include/linux/head.h ../include/linux/fs.h ../include/linux/mm.h \
../include/linux/kernel.h ../include/linux/tty.h ../include/termios.h \
../include/asm/segment.h
接下来编写测试程序，在虚拟机上运行，测试你的系统调用是否添加成功：
iam.c样例代码：
#define __LIBRARY__ /* 有它，_syscall1等才有效。详见unistd.h */
#include <unistd.h> /* 有它，编译器才能获知自定义的系统调用的编号 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
_syscall1(int, iam, const char*, name); /* iam()在用户空间的接口函数 */
/*2011-11-4 19:24*/
void main(int arg ,char *argv[])
{
/*printf("%s\n",argv[0]);
printf("%s\n",argv[1]);*/
iam(argv[1]);
}
whoami.c 样例代码：
#define __LIBRARY__ /* 有它，_syscall1等才有效。详见unistd.h */
#include <unistd.h> /* 有它，编译器才能获知自定义的系统调用的编号 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
_syscall2(int, whoami,char*,name,unsigned int,size); /* whoami()在用户空间的接口函数 */
/*2011-11-4 19:25*/
void main(int arg ,char *argv[])
{
char *aname;
int alen;
/*unsigned int n = 0;*/
/*printf("%s\n",argv[0]);*/
/*printf("%s\n",argv[1]);*/
/*scanf("%d",&n);*/
aname = (char *)malloc(sizeof(char)*23);
alen = whoami(aname,23);
printf("%s\n",aname);
/*printf("%d\n",alen);*/
}
实验报告参考：
/*1.从Linux 0.11现在的机制看，它的系统调用最多能传递几个参数？你能想出办法来扩大这个限制吗？ 答：当应用程序经过库函数向内核发送一个中断调用int 0x80，开始执行一个系统调用。其中寄存器eax存放着系统调用号，参数可以存放寄存器ebx、ecx、edx中。因此Linux 0.11系统调用最多能向内核传递3个参数。 解决方案是传给函数一个指针值，该指针值指向一个大块数据，这个大块数据可以是一个线性表或者某个特定的数据结构，存放着该函数所有的参数，这样通过寄存器间接寻址，便可向系统调用传递多个参数。 2.用文字简要描述向Linux 0.11添加一个系统调用foo()的步骤。 答：首先修改/include/unistd.h，在里面加上新系统调用的宏定义：#define __NR_foo 72（原来从0开始数有71个系统调用，加了一个，变成72）。然后修改/include/linux/sys.h，在里面加上extern int sys_foo();,并在该文件的fn_ptr sys_call_table[]数组中加上一项sys_foo（这里sys_foo在该数组的位置一定要和上述宏定义的数字相对应，比如上述为72,则sys_foo应该是该数组的第72项，从0开始数）。然后修改/kernel里面的system_call.s文件改变里面的系统调用个数，也即在原来的个数上加1；最后在/kernel中编写实现新加的系统调用函数的文件foo.c,实现你新加的函数，到这里系统调用就添加完成了。最后修改makefile文件，使其在编译linux时能将新加的调用同时编译，全部完成（还可以编写测试程序测试新加的系统调用是否成功）。*/