一、课程设计任务

1、进程号可运行进程队列指针父进程任务结构体指针 子进程任务结构体指针 兄进程任务结构体指针 弟进程任务结构体指针进程启动命令名linux的宏for_each_task定义了一个通用程序结构，它从双向链表的首节点 逐一遍历链表中的每个任务结构体。#define for_each_task（p）骤。3、测试结果pid = 1 parent_pid = 0 child_ pid = 1540 尔。uid = 0gid = 0paren t_uid = 0child_uid = 0parent_gid = 0酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。child gid = 0彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒一、课程设计任务1.

2、下载较新版本的Linux内核源代码，在你的Linux系统中解压缩，观察内核源码的组成结构。编译内核，尝试用编译后的内核重新引导系统。2. 添加一个新的系统调用，实现一项新的功能，如查找系统中所有进程的名称和族亲关系信息，或文件复制，重新编译和运行内核，使新的系统调用可用。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。3. 编写用户态测试程序，测试增加的系统调用可以工作。二、设计过程1、设计思路 观察Linux内核源码的组织结构（见附录A ）。 配置及及编译linux内核（见附录B） 理解linux调用系统调用的过程（见附录D） 添加新的系统调用（见附录C）。编写用户态测试程序。2、数据结构task_struct的

3、主要成员有：int pid;sstruct task_struct *n ext_r un,*prev_run;struct task_struct *p_pp tr; struct task_struct *p_c ptr; struct task_struct *p_osptr; struct task_struct *p_ys ptr; exec_doma in-n ame;init_task 开始， for_each_taskr定义如下：聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。for（p=&in it_task;（ p=p-n ext_task）!=&in it_task;）残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭7

4、 / 7no brother no ?pid = 2 parent_pid = 1 no child no brother right pid = 3uid = 0gid = 0paren t_uid = 0right_uid = 0 right_gid = 0parent gid = 0謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。三、问题和体会 问题再添加，编译就可以了。源码如果编译了多次，有时会出错。重新解压源码, 体会觉得有点难。现在看起来好简单啊。但是我 厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。和/usr/include/linux 两个目录； 茕桢广鳓鯡选块网刚开始看到 增加linux系统调用”这个设计题。 编译内

5、核花了很多时间，编译了好几次才成功。 编写内核需要注意的一些问题： 标准C库内核头文件，主要是/usr/i nclude/asm羈泪镀齐。另一个是内核代码头文件，主要是/usr/src/li nux/in clude/asm 和/usr/src/i nclude/li nux 两个目录。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴縈诘。这两个头文件是不同的。标准C库内核头文件是用于编写用户态程序时使用的，它与系统 中的标准C库对应。如果编写的代码运行在内核空间，那用户态的标准C库就不能使用。也就是说，不能使用printf, malloc等。籟丛妈羥为贍债蛏练淨槠挞。通过这次课程设计，对系统调用的原理有初步的了解。感谢

6、徐钦桂老师的对我提出的问题进行详细的解答。也感谢叶华鑫同学，虽然我们不是同 一组，但他还是很乐意跟我一起讨论学习。在讨论中，很多问题迎刃而解。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。附录A:LinuxLinux arch 目录。内核源码的组织结构系统的源码放置在/usr/src/linux目录下目录：该目录存放具体依赖体系结构的代码。不同体系结构所移植的版本都有三个子以i386为例，有kernel,lib和mm三个目录。Kernel子目录包含依赖体系结构实现的一般内核功能，例如信号处理、时钟处理等。Lib子目录包含库函数的本地实现。Mm子目录包含存储管理实现的代码。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。drivers目

7、录：所有驱动程序源码均位于该目录之下。fs目录：存放所有系统支持的文件系统的代码。include目录：重要的头文件。ipc目录：处理进程间通信的代码。init目录：系统初始化代码。如main.c。还包含许多核心代码，如实现fork()代码。lib目录：放置内核其他部分经常所需要的代码。如解压标准压缩算法。kernel目录：许多最常用的内核函数放在该目录下。如fork()和timer.c, printk.c。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。mm目录：包含实现虚拟内存管理的源码。 net目录：提供网络支持的代码。附录B:un ame -rhttp: /擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢

8、。1、编译之前先查看内核版本：2、下载更新的内核版本升级： 配置及编译linux内核#cp linu x-2.4.22test8.tar.gz /usr/src#cd /usr/src #tar -xzvf linux-2422test8.tar.gz#mv lin ux lin ux-2.4.22test8#ln -s linux-2.4.22test8 linux #cd /usr/src/li nux #make mrproper#cd /usr/ in clude#rm -f asm linux scsi#ln -s /usr/src/linux/include/asm-i386 as

9、m#ln -s/usr/src/linux/include/linux linux #ln -s/usr/src/linux/include/scsi scsi配置#make xconfig这种模式则是使用X-Window为主要环境的设定模式!这里为默认配置#make dep建立相依的属性关系！#make clean将旧的资料去除掉！#make bzImage开始编译核心！#make modules开始编译模块！#make modules_ in stall#depmod -a更换内核#cd /boot#rm System.ma p vmli nuz#cp /usr/src/li nu x/S

10、ystem.ma p System.ma p#cp /usr/src/li nu x/arch/i386/boot/bzlmage vmli nuz修改 /boot/grub/memu.lst 文件附录C:修改内核增加系统调用只修改 kernel/sys.c , /usr/src/linux-2422/include/asm-i386/unistd.h 和 arch/i386/kernel/entry.S，这里把增加的系统调用代码也加入这个文件中。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。1.修改kernel/sys.c文件。添加如下代码： asmli nkage int sys_mysyscall(void

11、) struct task_struct *p addr;for_each_task (p addr)”,p addr- pid); ”,p addr-uid);prin tk( pid = %d prin tk(uid = %dprin tk(gid = %d n, paddr-gid); if(p addr-p_ pptr != NULL)”,p addr- p_pptr-pi d);”,p addr- p_pp tr-uid);prin tk( parent_pid = %dprin tk( paren t_uid = %d prin tk( paren t_gid = %d n “,

12、paddr- p_pp tr-gid);prin tk( no parentn); else if(p addr-p_cptr != NULL)”,p addr- p_cptr-pi d);”,p addr- p_cp tr-uid);prin tk(child_pid = %dprin tk(child_uid = %dprin tk(child_gid = %d n, paddr-p_cptr-gid);elseprin tk( no childn);if(p addr-p_os ptr != NULL)prin tk(brother_ pid = %dprin tk(brother_ui

13、d = %d”,p addr- p_osptr-p id);”,p addr- p_osp tr-uid);prin tk(brother_gid = %d n ”, paddr- p_osp tr-gid); elseprin tk( no brothern);if(p addr-p_ys ptr != NULL)prin tk(right_ pid = %dprin tk(right_uid = %d”,p addr- p_ysptr-p id);”,p addr- p_ysp tr-uid);prin tk(right_gid = %d nn ”, paddr-p_ys ptr-gid)

14、;elseprin tk( no ?nn);return 0;2.然后把 sys_mysyscalll(void)的入口地址添加到arch/i386/kernel/entry.S 的 sys_call_table 表中。该表依次存储所有系统调用的入口地址。修改前为：坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。.long SYMBOL_NAME(sys_ ni_syscall) 變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。/* sys_set_tid_address这是第258个系统调用* /蜡.rept NR_syscalls-(.-sys_call_table)/4.long SYMBOL_NAME(sys_ ni_syscal

15、l)修改后：.long SYMBOL_NAME(sys_ ni_syscall) 闫撷凄届嬌。/* sys_set_tid_address *.long SYMBOL_NAME(sys_mysyscall) 踪韦辚糴飙铳。/*这是增加的第 259个系统调用*/綾镝鯛駕櫬鹕.rept NR_syscalls-(.-sys_call_table)/4-1.long SYMBOL_NAME(sys_ ni_syscall)3.把增加的 sys_call_table表项所对应的向量，在include/asm-i386/unistd.h中进行必要申明， 以供用户进程和其他系统进程查询或调用/*这里重复次

16、数减少1*/驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。:猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。#defi ne _NR_exit_gro up#define _NR_mysyscall252259/*这是增加的第259个系统调用*/锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。编译内核。并用生成的新内核启动系统。4.测试程序(mysyscall.c)如下#in elude int errno;_syscall0(i nt,mysyscall)*/*这里告诉编译器，把 _syscall0(int,mysyscall)作为一个系统调用来编译，而不是普通函数 構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲。main ()mysyscall();gcc mysyscal

17、l mysyscall.c#./mysyscall#dmesgdmesg命令查看内核的系统日志。附录C：下面解释调用系统调用的过程测试程序 mysyscall.c中的_syscall0是定义在include/asm-i386/unistd.h中的宏：輒峄陽檉簖疖網 儂號泶蛴镧。#defi ne _syscallO(t ype,n ame) type n ame(void) long _res; _asm_ volatile (i nt $0x80 :=a (_res) :0 (_NR_# name); _syscall_return(type,_res); 所以 mysyscall.c 中_s

18、yscall0(int,mysyscall)展开后: int mysyscall(void)long _res;“ int $0x80”=a ” (_res)0” (_NR_mysyscall);_asm_ volatile(do if (un sig ned long)_res) = (un sig ned Ion g)(-125) 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰。errno = - _res);_res = -1;return (int) (_res); while (0)通过软中断int $0x80 ,其中系统调用号为eax中的_NR_#name ,这里 也就是 _NR_mysyscall，在

19、(附录 C)的步骤 3 中有 #define _NR_mysyscall 259，即 259 号系统调 用。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减。IDT中第0x80个门(其类型为15,即陷阱门)为系统启动(init/main.c中start_kernel调用 i386/kernel/traps.c 中 trap_init)时设置的，trap_init 中 set_system_gate(0x80,&system_call);故 int $0x80指令通过该系统门后转到内核的system_call处执行。凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴铍賄。system_call 定义在 arch/i386/kernel/entry.

20、S 中：ENTRY(system_call)/ 转到此处执行pu shl %eax# save orig_eaxSAVE_ALL/把寄存器压入堆栈# P T_TRACESYSGET_CURRENT(%ebx) testb $0x02,tsk_ptrace(%ebx) jne tracesys cmpi $(NR_syscalls),%eax jae badsysII此时 eax=系统调用号call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4) =NR_mysyscall=259恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻。movl %eax,EAX(%esp)# save the return value 鯊腎鑰诎漣鉀沩懼統庫摇饬。ENTRY(ret_from_sys_call)/ 从系统调用返回cli# need_resched and signals atomic testcmpI $0, need_resched(%ebx)硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶。jne reschedu