lab2添加系统调用

前言

对于实验一，由于基本上按照实验册来就可以成功，故我就没有写博客。同时对于此博客更多的是纪念自己所学，如要实验参考：推荐博客：love6’s blog
首先先梳理一下系统调用：首先对于内存我们需要知道是分为用户态和内核态的，其中用户态不可直接访问内核态，而内核态是可以访问任何内存的，然后如何通过用户态来访问内核态呢，即利用API来访问，通过API来找到对应内核函数，然后来实现系统调用。
然后再讲一下本实验中具体系统调用过程：首先是通过API(应用程序接口)将系统调用号存入edx寄存器，然后调用int0x80号中断实现进入内核，内核中的中断处理程序通过系统调用号调用对应的内核函数，然后将其返回值存入edx寄存器中，然后返回到中断处理函数，中断处理程序返回到API中，然后API将edx返回给应用程序。

实验

首先是要复原原来的情况

#删除原来的文件
$ cd ~/oslab
$ sudo rm -rf ./*
#重新拷贝
$ cp -r /home/teacher/oslab/* ./

首先我们先要知道我们要做的两个函数：

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。
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。
这两个函数都是在kernal/who.c下创建。

对于实验步骤顺序而言我自己也是不太记得，就从我先想到开始吧，首先是先在linux-0.11下的include/unistd.h下修改必要信息，添加系统调用号，如下：
在这里插入图片描述
然后不要忘记在user下的unistd.h也添加系统调用号，关于如何进入则需要上个实验学的，采用sudo ./mount-hdc即可，当然再**./run之前需要采用sudo umount hdc**将挂载消除掉，然后就可以实现更改了

实现API

首先AP都是在linux-0.11下的lib路径下实现，我们需要实现iam函数API以及whoami函数API,其结果如下：
在这里插入图片描述

其中**LIBRARY**是为了标识 _syscall ， _syscalln是代表n个参数，然后_syscall是一个宏，起到了对API的定义。

修改kernal/system_call.s

对于system_call.s 进行修改
在这里插入图片描述
系统调用的函数增加了，所以需要增加两个。

修改include/linux/sys.h

对于这里也要修改，添加函数引用
在这里插入图片描述
同时在sys_call_table中也要添加，且添加的顺序必须与其系统调用号一致。如图：

在内核中实现sys_iam()和sys_whoami()

其实现是在kernal/who.c中实现
代码如下：

#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<asm/segment.h>
#include<string.h>
char msg[24];
int sys_whoami(char*name,unsigned int size){
	int len=strlen(msg);
	int i;
	if(len>size){
		errno=EINVAL;
		return -EINVAL;
	}
	for(i=0;i<len;i++)put_fs_byte(msg[i],name+i);
	return len;
}
int sys_iam(const char*name){
	errno=0;
	memset(msg,'\0',sizeof(msg));
	int count=0;
	char ch;
	while((ch=get_fs_byte(name+count))!='\0'){
		if(count>23){
			errno=EINVAL;
			return -EINVAL;
		}
		msg[count++]=ch;
	}
	if(count>23){//这里是为了防止当第二十四个字符为'\0'不会return -EINAVAL
		errno=EINVAL;
		return -EINVAL;
		}
	return count;
}

其中要注意的是put_fs_byte() 函数和 get_fs_byte() 函数，其中put_fs_byte()函数原型为void put_fs_byte(char ch,const char*name) 是把字符ch拷贝到name对应的地址上去，其中get_fs_byte() 函数原型为 char get_fs_byte(const char * name) 返回 name地址上对应的字符，由于指针参数传递的为用户逻辑地址，如果内核态函数访问的话是不能访问到数据真正的地址的，get_fs_byte()函数和put_fs_byte()函数便是专门在用户态和内核态中进行数据访问设置的。

修改kernal/Makefile

makefile一共要修改两次，第一次为：
在这里插入图片描述
增加一个who.o即可

第二处为：

将其修改为：

然后就可以make all编译一遍就可以把who.c加入到内核中了，没有错误的话一般就代表成功了。

编写测试应用程序

由于我们进入的bochs模拟器中的路径为其root路径，所以为其方便性将其程序编写在root路径下，再此之前需要先sudo ./mount-hdc 挂载，然后就可以通过hdc进入bochs中的root中了，其函数如下：
iam.c

// iam.c的
#define __LIBRARY__ //必须加
#include <unistd.h> //必须加 __NR_iam 在里面72调用号

_syscall1(int,iam,const char*,name);//声明iam函数 call后面的数表示有几个参数

//argc是读入参数个数
//argv指针数组是 argv[0]是文件名字符串 之后的1 2 3就是你依次输入
//依次输入的字符串了 详情解析可以去百度或者csdn 搜一下
//因为我们运行的时候是需要把字符串读进去的
// ./iam lizhijun 相等于把后面的字符串作为参数给进去了 argv[1]表示的就是那个字符串的地址
int main(int argc,char* argv[])
{
	iam(argv[1]);
	return 0;
}

whoami.c的·

#define __LIBRARY__ //必须有
#include <unistd.h> //必须有
#include <stdio.h> //printf
#include <string.h> //memset

_syscall2(int,whoami,char*,pos,unsigned int,size);//声明whoami函数

int main(int argc,char* argv[])
{
	char tempstr[24];//用户区字符地址
	memset(tempstr,'\0',sizeof(tempstr));//初始化
	whoami(tempstr,24);//调用函数
	printf("%s\n",tempstr);//输出 此时位于用户层
	return 0;
}

然后将其在bochs上利用gcc -o xxx xxx.c编译之后，就可以测试数据了
在这里插入图片描述
同时将testlab2.c 和testlab2.sh文件加入bochs模拟器中的usr/root中去便可以测试自己的分数了，可以自己到蓝桥实验楼那下载数据，只要自己创建一个Code文件夹，然后将所需文件加入那里，然后在下载文件那点击下载即可。编译完testlab2.c 文件后，测试：
在这里插入图片描述
其中testlab2代表测试的是内核函数，满分50%，testlab2.sh测试的是应用程序满分30%，有点遗憾自己并未得到满分，也确实不知道自己那里错了。但是为了接下来的实验，自己也就这样过了。