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linux编译内核及添加系统调用(2)

时间：2021-10-15 13:33:34

作者：admin

来源：纯净之家

　　.long sys_add_key

　　.long sys_request_key

　　.long sys_keyctl

　　.代表当前地址，sys_call_table代表数组首地址。这个表依次保存所有系统调用的函数指针，以方便总的系统调用处理函数(system_call)进行索引。

　　调用具体的实现在kernel/sys.c中。

　　asmlinkage long

　　sys_getuid16(void)

　　{

　　return hig2lowuid(current_uid);

　　}

　刚才我们提到，这一指令使用中断/异常向量号128(即16进制的80)将控制权转移给内核，那么中断向量是怎么形成的。它的定义在(arch/i386/kernel/traps.c)中。

　　void __init trap_init(void)

　　{

　　……

　　set_trap_gate(0,÷_error);

　　set_trap_gate(1,&debug);

　　set_intr_gate(2,&nmi);

　　set_system_gate(3,&int3); /* int3-5 can be called from all */

　　set_system_gate(4,&overflow);

　　set_system_gate(5,&bounds);

　　set_trap_gate(6,&invalid_op);

　　set_trap_gate(7,&device_not_available);

　　set_trap_gate(8,&double_fault);

　　set_trap_gate(9,&coprocessor_segment_overrun);

　　set_trap_gate(10,&invalid_TSS);

　　set_trap_gate(11,&segment_not_present);

　　set_trap_gate(12,&stack_segment);

　　set_trap_gate(13,&general_protection);

　　set_intr_gate(14,&page_fault);

　　set_trap_gate(15,&spurious_interrupt_bug);

　　set_trap_gate(16,&coprocessor_error);

　　set_trap_gate(17,&alignment_check);

　　set_trap_gate(18,&machine_check);

　　set_trap_gate(19,&simd_coprocessor_error);

　　set_system_gate(,&system_call);

　　……

　　}

　　上一句就是设置system_call 的值。SYSCALL_VECTOR的值就是0X80 .

　　那么概括起来，系统调用的过程大致如下：

　　(1) 系统调用初始化

　　在traps.c中，系统在初始化程序trap_init()中，通过调用

　　set_system_gate(0x80,*system_call)

　　完成中断描述表的填充。这样当每次用户执行指令int 0x80时，系统能把控制转移到entry.S中的函数中去。

　　(2) 系统调用执行

　　system_call会根据用户传进来系统调用号，在系统调用表 system_call中寻找到相应偏移地址的内核处理函数，进行相应的处理。当然在这个过程之前，要保存环境（SAVE_ALL）。

　　(3) 系统调用的返回

　　系统调用处理完毕后，通过sys_call_exit返回。返回之前，程序会检查一些变量，相应地返回。不一定是返回到用户进程。真正返回到用户空间时，要恢复环境（restore_all）。

　　用户程序中系统调用的过程

　　在前面提到system_call会根据用户传进来系统调用号，在系统调用表 system_call中寻找到相应偏移地址的内核处理函数，进行相应的处理。

　　那么系统调用号怎么产生，在include/asm-i386/unistd.h 中可以看到系统调用号的定义。

　　#define __NR_restart_syscall 0

　　#define __NR_exit 1

　　#define __NR_fork 2

　　#define __NR_read 3

　　#define __NR_write 4

　　#define __NR_open 5

　　#define __NR_close 6

　　#define __NR_waitpid 7

　　#define __NR_creat 8

　　#define __NR_link 9

　　……

　　#define __NR_mq_open 277

　　#define __NR_mq_unlink (__NR_mq_open+1)

　　#define __NR_mq_timedsend (__NR_mq_open+2)

　　#define __NR_mq_timedreceive (__NR_mq_open+3)

　　#define __NR_mq_notify (__NR_mq_open+4)

　　#define __NR_mq_getsetattr (__NR_mq_open+5)

　　#define __NR_sys_kexec_load 283

　　#define __NR_waitid 284

　　/* #define __NR_sys_setaltroot 285 */

　　#define __NR_add_key 286

　　#define __NR_request_key 287

　　#define __NR_keyctl 288

　　#define NR_syscalls 289

　　此处的代码是从2.6.11中的代码，其中系统调用号已到了288，并且与前面system_call中的相对应。每一个系统调用号前都是相应函数名加了__NR_。

　　内核跟用户程序的交互，其实有标准C库作为它们之间的桥梁。标准C库把用户希望传递的参数装载到CPU的寄存器中，然后触发0X80中断。

　　当从系统调用返回的时候(sys_call_exit),标准C库又接过控制权，处理返回值。

　　对于__NR_，标准C库会作相应处理。转换成相应函数。

　　对于系统函数的调用，有几个通用的宏在include/asm-i386/unistd.h中定义。

　　#define __syscall_return(type, res)

　　do {

　　if ((unsigned long)(res) >= (unsigned long)(-(128 + 1))) {

　　errno = -(res);

　　res = -1;

　　}

　　return (type) (res);

　　} while (0)

　　#else

　　# define __syscall_return(type, res) return (type) (res)

　　#endif

　　#define _syscall0(type,name)

　　type name(void)

　　{

　　long __res;

　　__asm__ volatile ("int $0x80"

　　: "=a" (__res)

　　: "0" (__NR_##name));

　　__syscall_return(type,__res);

　　}

　　这是无参函数调用的形式。

　　#define _syscall1(type,name,type1,arg1)

　　type name(type1 arg1)

　　{

　　long __res;

　　__asm__ volatile ("int $0x80"

　　: "=a" (__res)

　　: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(arg1)));

　　__syscall_return(type,__res);

　　}

　　这是含一个参数的调用形式，

　　……

　　标准C库会把我们的调用如pause()转换成相应的形式。

　　pause()

　　int pause(void)

　　{

　　long __res;

　　__asm__ volatile(“int $0x80”

　　:”=a”(__res)

　　:””(__NR_pause));

　　__syscall_return(int,__res);

　　}

　　进入内核调用过程。

　基础知识介绍完了，下面来进行我们的实验：
　　准备
　　如果你安装的系统包含内核源文件，一般在/usr

c路径下可以看到，那么可以直接跳到步骤3进行内核修改。

　首先下载最新的linux2.6.37内核，先修改/usr

nux下的Makefile文件，将内核版本修改成自己的。

把2.6.37中Makefile文件头几行为：
　　VERSION = 2
　　PATCHLEVEL = 6
　　SUBLEVEL = 37
　　EXTRAVERSION = .1
　　我们可以修改成自己版本(2.6.37.rangercyh)：
　　VERSION = 2
　　PATCHLEVEL = 6
　　SUBLEVEL = 37
　　EXTRAVERSION = rangercyh