系统调用这个需要首先理解①系统调用的过程②用户态和内核态③x86体系结构一、系统调用的过程。（1）用户程序调用**应用程序接口（API）**。有三种应用程序常用的API：windows系统的Win32API，适用于POSIX系统的POSIX API（包括几乎所有的UNIX/LINUX/和Mac OS X版本），以及用于设计运行与java虚拟机程序的java API。（2）在后台，组成API的函数为应用程序调用实际的系统调用。这里讲一下用户根据API编程的好处：在于可移植性强。根据API编写的程序可以运行在支持同样API的系统上编译并运行。（3）**系统调用接口**：作为应用程序与操作系统的系统调用连接（绝大多数程序设计语言的运行时支持系统提供）。系统调用接口截取API的函数调用，并调用操作系统中相应的系统调用。通常，每个系统调用有一个与其相关的数字，系统调用接口根据这些数字维护一个列表索引。（4）系统调用接口返回系统调用状态及其他返回值。（5）向操作系统传递参数的三种方法：最简单是通过寄存器来传递；参数比较多时，将参数存在内存的块或表中，并将块的地址通过寄存器来传递；或者通过块或者堆栈的方法。（6）系统调用的类型大致分为五类：进程控制，文件设备，设备管理，信息维护和通信。https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/kernel/syscall/part1/appendix.html 一篇中文注释的Linux系统调用列表。二、用户态和内核态。要想从用户态到达内核态，一般可以有三种方式：（1）系统调用，通过Linux int 80h命令，也是本次实验实现的方法。（2）异常事件。（3）外围设备的中断。详细内容推荐：http://www.cnblogs.com/bakari/p/5520860.html 这篇文章。三、x86架构（1）这里简单介绍一下x86结构，以及8086的寄存器。（2）x86寄存器：8086 CPU 中寄存器总共为 14 个，且均为 16 位。即 AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI，IP，FLAG，CS，DS，SS，ES 共 14 个。而这 14 个寄存器按照一定方式又分为了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。自Intel 80386起，四个通用寄存器（EAX, EBX, ECX, EDX），它们较低的16位分别与原本16位的通用寄存器（AX, BX, CX, DX）重叠共用。指针寄存器（EIP, EBP, ESP, ESI, EDI）。区块寄存器除了原本的（CS、DS、SS、ES），另外新增（FS、GS），但是区块寄存器在32位模式下改做为内存区块的选择子寄存器。旗标寄存器被扩展为32位，较低的16位与原本在16位下的旗标寄存器重叠共用。（3）注意的是，eax 即放的系统调用号。push %ebx,%ecx,%edx，是传递给系统调用的参数。四、实验过程。（1）编写API函数。在lib/who.c中编写iam() , whoami() 的API。 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498982755498.png-wm) （2）在unistd.h中添加宏 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498982817371.png-wm) （3）在linux/sys.h中添加函数引用 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498982828905.png-wm) （4）在kernel/system_call.s修改系统调用总数。之前有一次实验，忘了修改这里，浪费了一天时间，天啊。 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498982917054.png-wm) （5）在kernel/who.c中编写系统调用函数 ``` #include //malloc free_s #include //get_fs_byte and put_fs_byte #include #include //NULL char *my_name; int len; int sys_iam(const char *name) { int i = 0; for(len = 0; get_fs_byte(name + len) != '\0'; len++); my_name = (char *)malloc(len + 1); if(my_name != NULL) { for(i = 0; i < len; i++) { my_name[i] = get_fs_byte(name + i); } my_name[len] = '\0'; } if(len > 23) { errno = EINVAL; return -1; } return len; } int sys_whoami(char *name,unsigned int size) { int i = 0; for(i = 0; i <= len; i++) { put_fs_byte(my_name[i],name + i); } free(my_name); if(size < len) { errno = EINVAL; return -1; } return len; } ``` （6）在kernel/Makefile中改写 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498983005428.png-wm) （7）make all （8）在oslab目录中，使用sudo ./mount-hdc命令载入linux-0.11的文件系统（9）在oslab/hdc/usr目录中。使用sudo gedit aim.c命令新建并且打开一个aim.c文件.。 ``` #include #include #include #include #include #define __LIBRARY__ #include _syscall1(int,iam,const char *,name); int main(int argc,char *argv[]) { int val = 0; val = iam(argv[1]); if (val > 23) { errno = EINVAL; return -1; } if (val == -1) { errno = EINVAL; return -1; } return 0; } ``` （10）在oslab/hdc/usr目录中。使用sudo gedit whoami.c命令新建并且打开一个whoami.c文件.。 ``` #include #include #include #include #include #define __LIBRARY__ #include _syscall2(int,whoami,char *,name,unsigned int,size); int main(int argc, char *argv[]) { int val = 0; unsigned int size = 100; char name[101]; val = whoami(name,size); printf("%s\n", name); return 0; } ``` （11）在oslab/hdc/usr/include/unistd.h文件中 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498983204924.png-wm) （13）将testlab2.sh 和testlab.c复制到oslab/hdc/usr目录下。（12）在oslab目录下，打开终端，使用sudo umount hdc命令，卸载。（13）使用 ./run运行内核（14）进入/usr目录，用ls命令查看文件。（15）使用gcc -o iam iam.c -Wall 和gcc -o whoami whoami.c -Wall命令，分别编译文件。（17）使用gcc -o testlab2 testlab2.c -Wall编译文件。（18）运行testlab2以及testlab2.sh查看结果。 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/uid/454479/1498983542147.png-wm) 这里不能很好的理解出题人的意思，不知道errno为啥一直没变过来。五、回答问题（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？ _syscall3最多能传递3个参数，扩大限制从4,5,6...或者从用户态和核心态共享内存这方面来考虑。（2）用文字简要描述向Linux 0.11添加一个系统调用foo()的步骤。步骤基本上四中的实验步骤类似，这里不在重复。

“操作系统原理与实践”实验报告