###1 实验目的与要求建立对系统调用接口的深入认识；掌握系统调用的基本过程；能完成系统调用的全面控制；为后续实验做准备。 ####2 实验环境（软、硬件平台）蓝桥平台lanqiao.cn ####3 实验内容及步骤实验内容：在 Linux 0.11 上添加两个系统调用，并编写两个简单的应用程序测试它们。第一个系统调用：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 kernal/who.c 中实现此系统调用。第二个系统调用：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 kernal/who.c 中实现。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。实验步骤：从“int 0x80”进入内核函数实现 sys_iam() 和 sys_whoami() 修改 Makefile 用 printk() 调试内核编写测试程序运行脚本程序 ####4 实验过程记录 1、从“int 0x80”进入内核函数 1）在kernel/system_call.s修改系统调用总数，将nr_system_calls = 72改为nr_system_calls = 74 ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1399388-20200608-1591617348551) 2）include/linux/sys.h: 添加声明： ```c extern int sys_iam(); extern int sys_whoami(); ``` 3）sys_call_table数组的最后增加两个元素： ```c sys_iam, sys_whoami ``` ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1399388-20200608-1591617537995) 4）在include/unistd.h中添加两个系统调用号，以及声明供用户调用的函数 ```c #define __NR_iam 72 #define __NR_whoami 73 ``` ```c int iam(const char *name); int whoami(char *name, unsigned int size); ``` ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1399388-20200608-1591617612685) ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1399388-20200608-1591617620530) 2、修改 Makefile （1）第一处 ```c 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： ```c 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 ``` 添加了 who.o。（2）第二处 ```c ### 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： ```c ### 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 ``` 添加了 who.s who.o: who.c ../include/linux/kernel.h ../include/unistd.h。 3、编写测试程序 ```c kernel/who.c 实现 #define __LIBRARY__ #include #include #include #define MAX 23 char n[MAX+1] = { 0 }; int sys_iam(const char* name){ int count = 0; int index = 0; while( get_fs_byte(name+count) != '\0' && count < MAX+1 ) count++; if( count > 23 ) return -EINVAL; for( index =0; index <= count; index++ ) n[index]=get_fs_byte( name + index ); return count; } int sys_whoami(char* name,unsigned int size){ int count = 0; int index = 0; while( n[count] != '\0'&&count < MAX +1 ) count++; if( count > MAX + 1 ) return -EINVAL; for( index =0; index<=result; index++) put_fs_byte( n[index], name + index ); return count; } ``` iam.c实现： ```c #include #define __LIBRARY__ //_syscall1(int,iam,const char *,name)必须的头文件 #include _syscall1(int,iam,const char *,name) //API，EAX = 72，int 0x80，进入内核，根据EAX里面的的系统调用号找到 int iam(const cahr* name); int main(int argc, char *argv[]) { if(argc<=1) { printf("error: please input your name \n "); return -1; } if(iam(argv[1])==-1) { printf("error: length limit is 23. \n"); return -1; } return 0; } ``` whoami.c实现： ```c #include #define __LIBRARY__ #include _syscall2(int,whoami,char *,name,unsigned int,size) int main(int argc, char *argv[]) { char name[24]; if(whoami(name, 23)==-1) { printf("error while reading name..."); return -1; } printf("%s\n", name); return 0; } ``` ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1399388-20200608-1591618429044) ####5 实验数据分析及小结系统调用是一个软中断，中断调用号是0x80，它是上层应用程序与Linux系统内核进行交互通信的唯一接口。通过int 0x80就可以使用内核资源。但是实操比理论难度大很多，需要修改的数据很多，过程也比较繁杂，反复试验了多次才成功。在实验过程中，由于对Linux内核及Linux下调试程序的不熟悉，不断地重试、调整、运行。随着对Linux的熟悉，相信以后的实验会更加顺利。问题: 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？用文字简要描述向 Linux 0.11 添加一个系统调用 foo() 的步骤。答：传递三个，EAX 存放系统调用号，剩下三个EBX，ECX，EDX用来存放参数。添加foo的步骤： ```c 第一步： linux/kernel/foo.c #define __LIBRARY__ #include #include #include ... ... void sys_foo() { ... } 第二步：然后，nclude/linux/sys.h: 添加声明： extern void sys_foo(); sys_call_table数组的最后增加两个元素： ..., sys_iam, sys_whoami, sys_foo} 第三步： include/unistd.h: 添加宏 #define __NR_foo 74 声明供用户调用的函数： void foo(); 第四步： kernel/system_call.s: nr_system_calls = 73 第四步：软件层调用： #include #define __LIBRARY__ //_syscall1(int,iam,const char *,name)必须的头文件 #include ... _syscall0(void,foo) //API调用 int main(int argc, char *argv[]) { ... return integer_number; } ```

“操作系统实验”实验报告