Linux编译内核和添加系统调用
文章目录
目的
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采用编译内核的方法，添加一个新的系统调用，实现文件拷贝功能
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编写一个应用程序，测试新加的系统调用
环境和步骤
开发环境
- 操作系统：ubuntu 16.04 LTS 64位
- 内核版本：linux-4.14.141
- 内存：8G
- 处理器：Intel? Core? i5-6200U CPU @ 2.30GHz × 4
- 编辑器：Vim
- 编译器：gcc version 5.4.0
步骤
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下载内核源码并解压，下载版本为linux-4.14.141
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编写添加到内核中的新的系统调用例程，将例程添加到linux-4.14.141/kernel/sys.c文件中
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连接新的系统调用，在linux-4.14.141/include/linux/syscalls.h文件中添加新的系统调用的函数定义，在linux-4.14.141/arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl系统调用表中为新增的系统调用分配一个系统调用号和系统调用名
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配置编译内核所需环境
$ sudo apt-get install libncurses*
$ sudo apt-get install build-essential openssl
$ sudo apt-get install zlibc minizip
$ sudo apt-get install libidn11-dev libidn11
- 将内核源码拷贝到/usr/src目录下，进入内核源码目录，在该目录打开终端，进入超级用户权限
- 生成配置文件.config，在终端执行
$ make menuconfig
- 多线程编译内核
$ make -j8
- 生成并安装模块
$ make modules_install
- 安装新系统
$ make install
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重启，选择新修改的内核
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编写应用程序，测试新增的系统调用
核心代码
添加系统调用例程
- 函数定义使用了宏定义SYSCALL_DEFINEx，x代表参数数目，新增例程需传入2个参数，故x为2；宏定义第一个参数为系统调用名mycopy，而后为参数类型申明const char __user *，__user标记了参数是从用户空间传入，即传入的文件名，故函数定义为：
SYSCALL_DEFINE2(mycopy, const char __user *, _target, const char __user *, _source)
- 系统调用提供了用户程序和操作系统之间的接口，应用程序通过系统调用实现其与 OS 的通信，并可取得它的服务。故系统调用总数默认传入参数来自用户空间，此时在内核中调用内核函数传入参数，则需要将用户空间参数拷贝到内核空间，防止因KPTI（内核页表隔离）产生访问错误，调用函数strndup_user将文件名从用户空间拷贝到内核空间：
target = strndup_user(_target,PAGE_SIZE);
source = strndup_user(_source,PAGE_SIZE);
- 调用
sys_open，sys_read，sys_write函数时，为保护内核空间，会首先对参数进行检查，为防止发生段错误，需要通过设置set_fs(KERNEL_DS)将其能访问的空间限制扩大到内核空间，在完成内核函数调用返回用户空间时，需恢复成原来的访问范围：
mm_segment_t fs;
fs = get_fs(); //get access restriction value
set_fs(get_ds()); //set kernel restriction value
返回之前恢复：
// close file
sys_close(tar_fd);
sys_close(sor_fd);
set_fs(fs); //recovery
syscalls.h文件中添加新增系统调用例程函数声明
asmlinkage long sys_mycopy(const char __user *target, const char __user *source);
syscall_64.tbl系统调用表中添加新增系统调用号
# mycalls
333 64 hello_world sys_hello_world
334 64 mycopy sys_mycopy
测试
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使用uname -r命令查看当前系统内核版本
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gcc编译测试程序并运行
测试代码目录说明
开源地址：OS_Kernel/compile_kernel&add_syscall
compile_kernel&add_syscall 编译内核和添加系统调用代码目录
Linux编译内核和添加系统调用.md
test_pro 测试程序文件夹
IOT 测试源文件
IOT1 拷贝结果
test_copy.c 测试源程序代码
test_copy 编译生成的二进制程序
ReadMe.txt 内核空间访问说明
syscall_64.tbl 系统调用表
syscalls.h 系统调用头文件
sys.c 系统调用函数定义源文件
test_copy.c 测试自定义拷贝系统调用源程序代码
test_hello.c 测试自定义打印"hello"的系统调用
mycopy.c 需要修改的文件内容总结
