杭电操作系统实验一 --- Linux内核编译及添加系统调用（arm架构华为云)-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了杭电操作系统实验一 --- Linux内核编译及添加系统调用（arm架构华为云)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

实验要求

掌握Linux 内核的编译与安装

掌握Linux 系统调用基本概念

设计和添加linux系统调用

（1）修改或返回指定进程的优先级（nice值和prio值）（详见教材P328）提示：可能参考的内核函数：set_user_nice().

（2）改变主机名称为自定义字符串（自选题目）

1、Linux 内核的编译与安装 (使用华为云，完成openEuler内核的编译与安装)

（1）登录系统并查看当前内核版本

[root@openEuler ~]# uname -r

（2）安装工具，构建开发环境

[root@openEuler ~]# yum group install -y "Development Tools"

[root@openEuler ~]# yum install -y bc

[root@openEuler ~]# yum install -y openssl-devel

（3）备份boot目录以防后续步骤更新内核失败

[root@openEuler ~]# tar czvf boot.origin.tgz /boot/

保存当前内核版本信息

[root@openEuler ~]# uname –r > uname_r.log

（4）获取内核源代码并解压

[root@openEuler ~]# wget https://gitee.com/openeuler/kernel/repository/archive/kernel-4.19.zip

[root@openEuler ~]# unzip kernel-4.19.zip

（5）编译内核

[root@openEuler ~]# cd kernel-kernel-4.19

[root@openEuler kernel]# make openeuler_defconfig

[root@openEuler kernel]# make -j4 Image modules dtbs

这一步是编译内核的Image、modules和dtbs，make -j 4表示4个线程编译（可以根据CPU核数调整）

（6）安装内核

[root@openEuler kernel]# make modules_install

[root@openEuler kernel]# make install

注意：在最后一步“make install”时出现的错误在这里可以忽略。

（7）以VNC登录ECS

（8）重启系统

[root@openEuler kernel]# reboot

（9）登录并验证

在VNC窗口中选择以新编译出来的内核启动系统

这里编译完以后已经有了4.19.208版本的新内核，选择该内核登录

2、掌握Linux 系统调用基本概念

Linux系统处理系统调用的流程以及增加系统调用的方法。Linux系统提供了多达几百种的系统调用，为了唯一地标识每一个系统调用，Linux为每个系统调用都设置了一个唯一的编号，称为系统调用号，同时每个系统调用需要一个服务例程完成其具体功能。

这里不做过多描述。

（重点是怎么添加系统调用！！！）

阅读教材7.2.3节Linux 添加系统调用的步骤，添加一个新的系统调用，通过内核打印调试语句printk打印自己的学号。

cd kernel-kernel-4.19 进入文件夹

vim include/uapi/asm-generic/unistd.h 修改及添加系统调用号（注意系统调用号不能随意加，只能一次加1）

#define __NR_hello_euler 294
__SYSCALL(__NR_hello_euler, sys_hello_euler)

#undef __NR_syscalls
#define __NR_syscalls 295

vim include/linux/syscalls.h 添加代码申明系统调用服务例程

asmlinkage long sys_hello_euler(void);

vim kernel/sys.c 实现系统调用服务例程

SYSCALL_DEFINE0(hello_euler)
{
	printk(KERN_INFO "xuehao:20273108");
	return 0;
}

重新编译，安装内核

配置内核：make openeuler_defconfig
编译内核：make -j4 Image modules dtbs
安装模块：make modules_install
安装内核：make install
立即重启：reboot （重启后进入新内核）

重启后

cd kernel-kernel-4.19 进入文件夹

vim testhello.c 编写测试代码testhello.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>

int main()
{
    ret = syscall(294);    
    return 0;
}

编译 gcc testhello.c

输入 ls ，会发现出现了a.out 文件(在使用gcc编程时，没有指定输入可执行文件名，默认生成可执行文件a.out文件。)

执行 ./a.out

输入 dmesg 查看结果（成功输出学号~）

3、设计和添加linux系统调用

（1）修改或返回指定进程的优先级（nice值和prio值）（详见教材P328）提示：可能参考的内核函数：set_user_nice().

vim include/uapi/asm-generic/unistd.h 修改及添加系统调用号
#define __NR_mysetnice 295
__SYSCALL(__NR_mysetnice,sys_mysetnice)
注意下面的 #define __NR_syscalls 295 要变成 #define __NR_syscalls 296

vim include/linux/syscalls.h 添加代码申明系统调用服务例程
asmlinkage long sys_mysetnice(pid_t pid,int flag,int nicevalue,void __user*prio,void __user*nice);

vim kernel/sys.c 实现系统调用服务例程

SYSCALL_DEFINE5(mysetnice,pid_t,pid,int,flag,int,nicevalue,void __user*,prio,void __user*,nice)
{
	int n;
	int p;
	struct pid * kpid;
	struct task_struct * task;
	kpid = find_get_pid(pid);/*得到pid */
	task = pid_task(kpid, PIDTYPE_PID);/* 返回task_struct */
	n = task_nice(task);/* 返回进程当前nice值 */
	p = task_prio(task);/*返回进程当前prio值*/
	if(flag == 1)
	{
		set_user_nice(task, nicevalue);/* 修改进程nice值 */
		n = task_nice(task);/*重新取得进程nice值*/
		p = task_prio(task);/*重新取得进程prio值*/
		copy_to_user(nice,&n,sizeof(n));/*将nice值拷贝到用户空间*/
		copy_to_user(prio,&p,sizeof(p));/*将prio值拷贝到用户空间*/
		return 0;  
	}
	else if(flag == 0)
	{
		copy_to_user(nice,&n,sizeof(n));/*将nice值拷贝到用户空间*/
		copy_to_user(prio,&p,sizeof(p));/*将prio值拷贝到用户空间*/
		return 0;
	}
	return EFAULT;
}

同上，重新编译安装内核

配置内核：make openeuler_defconfig
编译内核：make -j4 Image modules dtbs
安装模块：make modules_install
安装内核：make install
立即重启：reboot （重启后进入新内核）

cd kernel-kernel-4.19 进入文件夹
vim my_setnice.c 编写测试代码my_setnice.c

#define _GNU_SOURCE
#include<unistd.h>
#include<sys/syscall.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	pid_t pid;
	int nicevalue;
	int flag;
	int n=0;
	int p=0;
	int *prio;
	int *nice;
	prio = &p;
	nice = &n;
	printf("请输入pid: \n");
	scanf("%d",&pid);
	printf("pid输入成功\n请输入nice值:\n");
	scanf("%d",&nicevalue);
	printf("nice输入成功\n请输入flag(flag为1时修改,为0时查看):\n");
	scanf("%d",&flag);
	syscall(295,pid,flag,nicevalue,prio,nice);
	printf("现在的nice为%d,prio为%d\n",n,p);
	return 0;
}

gcc my_setnice.c

./a.out

（2）改变主机名称为自定义字符串（自选题目）

vim include/uapi/asm-generic/unistd.h 修改及添加系统调用号
#define __NR_mysethostname 296
__SYSCALL(__NR_mysethostname,sys_mysethostname)
同理，下面的 #define __NR_syscalls 296 要变成 #define __NR_syscalls 297

vim include/linux/syscalls.h 添加代码申明系统调用服务例程
asmlinkage long sys_mysethostname(char __user  *name, int len);

vim kernel/sys.c 实现系统调用服务例程

SYSCALL_DEFINE2(mysethostname, char __user *, name, int, len)
{
    int errno;
    char tmp[__NEW_UTS_LEN];  /*__NEW_UTS_LEN=64*/
    if(len<0 || len>__NEW_UTS_LEN)
        return -EINVAL;
 		   errno = -EFAULT;
    if(!copy_from_user(tmp, name, len))  /*copy_from_user将name指向的字符串从用户空间拷贝到内核空间，失败返回没有被拷贝的字节数，成功返回0*/
	{
		struct new_utsname *u;
		down_write(&uts_sem); /*写者使用该函数来得到读写信号量sem，它会导致调用者睡眠，只能在进程上下文使用,用于获取Linux内核读写信号量中的写锁*/
		u = utsname(); /*获取当前内核名称和其它信息，成功执行时，返回0。失败返回-1，errno被设为EFAULT，表示buf无效*/
		memcpy(u->nodename, tmp, len); /*从源内存地址的起始位置开始拷贝若干个字节到目标内存地址中*/
		memset(u->nodename + len, 0, sizeof(u->nodename)- len);
		errno = 0;
		uts_proc_notify(UTS_PROC_HOSTNAME); /*使用UTS namespace隔离hostname*/
		up_write(&uts_sem); /*释放写锁*/
	}
	return errno;
}

同上重新编译内核

cd kernel-kernel-4.19 进入文件夹

vim sethostname.c 编写测试代码sethostname.c
#define _GUN_SOURCE
#include<unistd.h>
#include<sys/syscall.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
	syscall(296,"xjyxjy",6);
	return 0;
}

gcc sethostname.c

./sethostname

输入命令hostname或者重新在终端上连接ssh，即可看到主机名已经成功更换

4、实验总结

（1）大家做实验之前看教程一定要搞清楚是x86还是arm架构的呀！！！我就是在这上面栽跟头了重建了三四次华为云

（2）如果用VNC登陆时出现以下报错，那么恭喜你，多半是你的内核崩了~我的老师说，只要你手速够快，在重启虚拟机的时候立马用VNC重新登陆是可以进去的，但是我没成功过，只能重建了n次云主机。

杭电操作系统实验一 --- Linux内核编译及添加系统调用（arm架构华为云)

（3）虽然老师给的实验报告里要求VNC登录，但我个人建议使用cloudshell来执行命令。

（4）在验收的时候，被老师冷不丁问了系统调用里的函数的意义和用法，直接栽跟头了。我会在下面po出一部分内部函数的意义及用法。

1.find_get_pid(pid)

find_get_pid 在内核中有不同的命名空间，在各自的命名空间同一个进程pid值可能是不一样的，find_get_pid为了找到在内核态中的我们寻找进程真正的pid

2.set_user_nice(task, nicevalue)

用于设置进程的nice值

3.copy_to_user（）

完成内核空间到用户空间的复制，To 目标地址，这个地址是用户空间的地址；From 源地址，这个地址是内核空间的地址； N 将要拷贝的数据的字节数。
如果数据拷贝成功，则返回零；否则，返回没有拷贝成功的数据字节数。

4.copy_from_user（）

copy_from_user将name指向的字符串从用户空间拷贝到内核空间，失败返回没有被拷贝的字节数，成功返回0。

5.down_write（）

函数down_write()是写者用来得到读写信号量sem时调用的，如果该信号量被读者或写者所持有，则对该函数的调用会导致调用者的睡眠，只能在进程上下文使用,用于获取Linux内核读写信号量中的写锁。

6.memcpy(str1, str2, n)

从存储区 str2 复制 n 个字节到存储区 str1。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-419615.html