HDU操作系統課程設計實驗一

• 實驗一：Linux內核編譯及添加系統調用
• • 一、設計目的
  • 二、內容要求
  • 三、實驗內容
  • • 修改Linux內核標簽
    • 添加系統調用
    • 編譯內核
    • 顯示當前系統名稱和版本的系統調用
    • 修改nice和prio值的系統調用
    • 改變主機名稱為自定義字符串的系統調用
  • 四、實驗核心代碼

實驗一：Linux內核編譯及添加系統調用

這是一個很簡單、基礎的實驗，只需要看懂源碼，然后在源碼中稍作修改就行。注意：編譯內核花費時間比較長，長則一天，短則2-3小時，如果用虛擬機記得多開機器核心數目（機器核心數目越多越快，但不要超過物理機的核心數目）和內存（內存不足會導致中途編譯失敗），最好一次成功。

一、設計目的

Linux是開源操作系統，用戶可以根據自身系統需要裁剪、修改內核，定制出功能更加合適、運行效率更高的系統，因此，編譯Linux內核是進行內核開發的必要基本功。
在系統中根據需要添加新的系統調用是修改內核的一種常用手段，通過本次實驗，讀者應理解Linux系統處理系統調用的流程以及增加系統調用的方法。

二、內容要求

1、內核修改時有自己標簽,用 dmesg驗證
2、Linux內核標簽(系統啟動顯示一次)
3、顯示當前系統名稱和版本的系統調用
4、修改nice和prio值的系統調用功能
5、改變主機名稱為自定義字符串的系統調用

三、實驗內容

修改Linux內核標簽

找到init/main.c中的start_kernel函數，加入一句pr_notice(“學號 姓名”);//pr_notice()用來打印內核日志，可以用dmesg命令查看代碼。

添加系統調用

1.分配系統調用號，修改系統調用表
查看系統調用表（arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl），每個系統調用在表中占一個表項，其格式為<系統調用號><commom/64/x32><系統調用名><服務例程入口地址>，在表中為系統調用添加一個系統調用號。
2.申明系統調用服務例程原型
Linux系統調用服務例程的原型聲明在文件linux-4.12/include/linux/syscalls.h中，可在文件末尾添加類似asmlinkage long sys_zwhsyscall(void);的系統調用代碼。
3.實現系統調用服務例程
下面為新調用編寫服務例程，通常添加在sys.c文件中，其完整路徑為linux-5.9.1/kernel/sys.c。具體編程思路可以看下面。
4.重新編譯內核
5.編寫用戶態程序測試系統調用

編譯內核

在開始完全重新編譯之前，需要用makemrproper命令清除殘留的.config和.o文件。

運行make menuconfig命令配置內核。

內核配置完成后，執行make命令，開始編譯內核。

執行make modules命令，開始編譯模塊。

執行make modules_install命令，開始安裝模塊。執行make install命令，開始安裝內核。

執行update-grub2命令，自動修改grub引導程序。

執行reboot命令，重啟系統。

顯示當前系統名稱和版本的系統調用

顯示當前系統名稱和版本的系統調用函數可以參考linux-5.9.1/kernel/sys.c中的newuname函數。
linux-5.9.1的newuname函數（不一定適用于其他版本）
SYSCALL_DEFINEX類型函數的格式：SYSCALL_DEFINEX（函數名，參數變量類型1，參數變量名1,…,…參數變量類型X，參數變量名X），系統調用函數的定義格式。

SYSCALL_DEFINE1(newuname, struct new_utsname __user *, name) {struct new_utsname tmp;down_read(&uts_sem);memcpy(&tmp, utsname(), sizeof(tmp));up_read(&uts_sem);if (copy_to_user(name, &tmp, sizeof(tmp)))return -EFAULT;if (override_release(name->release, sizeof(name->release)))return -EFAULT;if (override_architecture(name))return -EFAULT;return 0; }

修改nice和prio值的系統調用

修改nice和prio值的系統調用可以通過set_user_nice()函數改變進程的nice值，從而改變prio值，實現系統調用的功能。

SYSCALL_DEFINE5(mysetnice,pid_t,pid,int,flag,int,nicevalue,void __user*,prio,void __user*,nice){struct pid * kpid;struct task_struct * task;kpid = find_get_pid(pid);/* 返回pid */task = pid_task(kpid, PIDTYPE_PID);/* 返回task_struct */int n;n = task_nice(task);/* 返回進程當前nice值 */int p;p = task_prio(task);/*返回進程當前prio值*/if(flag == 1){printk("Change nice: %d ,prio: %d ",n,p);set_user_nice(task, nicevalue);/* 修改進程nice值 */n = task_nice(task);/*重新取得進程nice值*/p = task_prio(task);/*重新獲取進程prio值 這里和參考資料不一樣!!! */printk("to nice: %d ,prio: %d\n",n,p);copy_to_user(nice,&n,sizeof(n));/*將nice值拷貝到用戶空間*/copy_to_user(prio,&p,sizeof(p));/*將prio值拷貝到用戶空間*/return 0;}else if(flag == 0){printk("nice : %d ,prio: %d\n",n,p);copy_to_user(nice,&n,sizeof(n));/*將nice值拷貝到用戶空間*/copy_to_user(prio,&p,sizeof(p));/*將prio值拷貝到用戶空間*/return 0;}return EFAULT; }

改變主機名稱為自定義字符串的系統調用

改變主機名稱為自定義字符串的系統調用函數可以參考linux-5.9.1/kernel/sys.c中的sethostname函數。
可以用uname -n命令來查看，修改hostname但不修改hostname的映射可能會導致shell命令使用警告（不影響使用），重啟（hostname會改為默認值）或添加映射，即可解決。
linux-5.9.1的sethostname函數（不一定適用于其他版本）

SYSCALL_DEFINE2(sethostname, char __user *, name, int, len) {int errno;char tmp[__NEW_UTS_LEN];if (!ns_capable(current->nsproxy->uts_ns->user_ns, CAP_SYS_ADMIN))return -EPERM;if (len < 0 || len > __NEW_UTS_LEN)return -EINVAL;errno = -EFAULT;if (!copy_from_user(tmp, name, len)) {struct new_utsname *u;down_write(&uts_sem);u = utsname();memcpy(u->nodename, tmp, len);memset(u->nodename + len, 0, sizeof(u->nodename) - len);errno = 0;uts_proc_notify(UTS_PROC_HOSTNAME);up_write(&uts_sem);}return errno; }

四、實驗核心代碼

sys.c：系統調用函數代碼。
mychangename.c：測試mychangename的系統調用，功能是改變主機名稱為自定義字符串的系統調用。
mysetnice.c：測試mysetnice系統調用的程序，功能是修改nice和prio值的系統調用功能。
myshowname.c：測試myshowname系統調用的程序，功能是顯示當前系統名稱和版本的系統調用。
完整代碼詳見：HDU-operation-system-course-design-code/實驗一/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的HDU操作系统课程设计实验一的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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