#实验三：系统调用 ##一、实验原理 --- 1.在函数中调用内核中的函数 2.要调用内核中的函数，就需要使用“int 0x80”中断作为入口，在C语言中可以使用内嵌汇编调用该中断，在“/include/unistd.h”中有定义好的宏,该宏会将系统调用编号,和使用的参数传递给内核. 3.在中断开始时,会将寄存器内参数入栈,以保护系统环境,然后系统会查询"idt",设置cpl,传递系统调用函数号等相关参数. PS:这时,dx将指向内存中的内核段,fs指向内存中的用户段,如果要实现内核段和用户段之间的数据交换,则需要通过这两个寄存器来寻址. 4.在参数设置完毕后,访问"_system_call_talbe"查表,然后在内核中寻址系统函数并执行. ##二、实验步骤 --- ###(一)、在Ubuntu中修改 --- ####1.修改“/include/unistd.h”: 添加系统调用号: ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549275256130-wm) 在尾部添加接口函数原型: ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549275307350-wm) ####2.修改"/include/linux/sys.h"：修改“system_call_table”和并引入函数原型: ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549275423097-wm) ####3.修改"/kernel/system_call.s": 修改系统调用总数: ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549275483798-wm) ####4.实现系统调用函数在"kernel/who.c"中实现"sys_iam""sys_whoami"系统调用函数: ``` #include #include char username[64] = {0}; int sys_iam(const char * name){ int cnt,i; for(cnt = 0; get_fs_byte(name+cnt)!='\0' && cnt<64; cnt++); if(cnt > 23){ return -EINVAL; }else{ for(i = 0; i<=cnt; i++){ username[i] = get_fs_byte(name+i); } return cnt; } } int sys_whoami(char * name,unsigned int size){ int cnt,i; for(cnt = 0; username[cnt]!='\0' && cnt<64; cnt++); if(cnt>size){ errno = EINVAL; return -1; } else{ for(i = 0; i<=cnt; i++) put_fs_byte(username[i],name+i); } return cnt; } ``` *PS:在"sys_iam"函数中,如果输入字符大于23,返回的是"-EINVAL",否则测试不通过.* ####5.修改"MakeFile" ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549275602801-wm) ####6.编译 "linux 0.11"文件夹中输入`make all`指令,使修改在镜像中生效. ###（二）、文件系统挂载 --- 对系统文件系统进行挂载在"oslab"文件夹中执行命令:`sudo ./mount-hdc` 打开hdc文件夹，修改此文件夹内容就会修改模拟器中系统的文件内容 ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549266648457-wm) ####7.打开"user/include"文件夹 ####8.修改"hdc/usr/include/unistd.h"文件添加系统调用号: ``` #define __NR_iam 72 #define __NR_whoami 73 ``` 在文件尾部声明函数原型: ``` int iam(const char* name); int whoami(char* name, unsigned int size); ``` ####9.修改"hdc/user/include/linux/sys.h" 引入系统调用函数: ``` extern int sys_iam(); extern int sys_whoami(); ``` 修改"fn_ptr_sys_call_table[]" ``` 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_iam,sys_whoami }; ``` ####10.打开"hdc/usr/root"文件夹,编写应用程序 iam.c ``` #define __LIBRARY__ #include #include _syscall1(int, iam, const char*, name); int main(int argc, char * argv[]){ if(argc>1 && iam(argv[1])>=0) return 0; return -1; } ``` whoami.c ``` #define __LIBRARY__ #include #include _syscall1(int, iam, const char*, name); int main(int argc, char * argv[]){ if(argc>1 && iam(argv[1])>=0) return 0; return -1; } ``` ####11.复制测试文件将"/home/teacher"下的"testlab2.c"和"testlab2.sh"复制到"~/oslab/hdc/usr/root"下(与whoami.c和ami.c同一文件夹) ####12.卸载文件系统在"oslab"文件夹下输入`sudo umount hdc` ####13.启动模拟器运行系统,对测试文件进行编译,测试 ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549276155496-wm) ##三、实验结果 --- ![实验楼](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/7297541549276201591-wm) 测试结果正确 ##四、实验总结 --- -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？（来自[Kagura](https://www.shiyanlou.com/courses/reports/1309100)）答：系统调用通过eax传递系统调用号，通过ebx, ecx, edx三个寄存器传递参数，故最多能传递3个。（1）通过堆栈传递参数（2）把寄存器分成高位和低位部分，可传递多个较小参数（3）传递一个指针，该指针指向一个较大的数据结构，如数组或链表，里面存放所需参数，通过寄存器来间接寻址 -用文字简要描述向Linux 0.11添加一个系统调用foo()的步骤。 (一)、修改系统 1,在unistd.h中添加系统调用号并声明函数原型 2, 在sys.h中引入系统调用函数,并在"sys_call_table"表后添加该系统调用名 3, 修改"system_call.s"中系统调用总数 (二)、实现系统调用函数 1,在"Kernel"中实现系统调用函数,注意内核态和用户态之间传递数据的方式 2,修改MakeFile,添加规则 3,编译 (三)实现应用程序在应用程序中除了要调用接口,还要使用宏或者内嵌汇编实现int 0x80的调用和参数传递.

“操作系统原理与实践”实验报告