1. 寫在前面
?系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給用戶程序調(diào)用的一組“特殊”接口。通過(guò)這組“特殊”接口，用戶程序可以獲得操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的服務(wù)，如文件系統(tǒng)相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用提供的打開(kāi)文件、關(guān)閉文件或讀寫文件服務(wù)，時(shí)鐘相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用提供的獲取系統(tǒng)時(shí)間、設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間服務(wù)等。
?從邏輯上來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)調(diào)用可被看成是一個(gè)內(nèi)核與用戶空間程序交互的接口——好比一個(gè)中間人，把用戶進(jìn)程的請(qǐng)求傳達(dá)給內(nèi)核，待內(nèi)核把請(qǐng)求處理完畢后再將處理結(jié)果送回給用戶進(jìn)程。
一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的典型調(diào)用過(guò)程如下圖所示.
系統(tǒng)調(diào)用的作用：
?系統(tǒng)服務(wù)之所以需要通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用提供給用戶空間，其根本原因是為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行“保護(hù)”。我們知道操作系統(tǒng)的運(yùn)行空間分為內(nèi)核空間與用戶空間，它們各自運(yùn)行在不同的級(jí)別中，邏輯上相互隔離，故用戶進(jìn)程在通常情況下不允許訪問(wèn)內(nèi)核數(shù)據(jù)、不允許使用內(nèi)核函數(shù)，它們只能在用戶空間操作用戶數(shù)據(jù)，調(diào)用用戶空間的函數(shù)。但是很多情況下，用戶進(jìn)程需要獲得系統(tǒng)服務(wù)（調(diào)用系統(tǒng)程序），這時(shí)就必須利用系統(tǒng)提供給用戶的“特殊”接口——系統(tǒng)調(diào)用，其特殊性在于規(guī)定了用戶進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)核的具體位置，即用戶訪問(wèn)內(nèi)核的路徑是事先規(guī)定好的，只能從規(guī)定位置進(jìn)入內(nèi)核，而不準(zhǔn)許肆意跳入內(nèi)核。有了上述陷入內(nèi)核的統(tǒng)一訪問(wèn)路徑限制，才能有效保證系統(tǒng)內(nèi)核的安全。我們可以形象地描述上述機(jī)制：作為一個(gè)游客，你可以買票要求進(jìn)入野生動(dòng)物園，但你必須老老實(shí)實(shí)的坐在觀光車上，按照規(guī)定的路線觀光游覽。當(dāng)然，不準(zhǔn)下車，因?yàn)槟菢犹ｋU(xiǎn)，不是讓你丟掉小命，就是讓你嚇壞了野生動(dòng)物。
?在前述文章“Linux-3.10.1內(nèi)核的編譯和安裝”（詳見(jiàn)http://www.lingyuecloud.com/Index/details/id/58.html）中，我們知道利用Linux內(nèi)核的開(kāi)源特性，可以對(duì)Linux系統(tǒng)進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)、編譯和安裝。例如，通過(guò)修改Linux內(nèi)核源碼，我們定制化開(kāi)發(fā)了一個(gè)新功能，那么如何在應(yīng)用程序中使用這個(gè)新功能呢？為此，我們還需要為“應(yīng)用程序”與“內(nèi)核中新增的新功能”建立橋梁——即一個(gè)能夠連接兩者的系統(tǒng)調(diào)用。
?假設(shè)我們已經(jīng)獲得了Linux-3.10.1的源碼包linux-3.10.1.tar.bz2，解壓該源碼包后得到linux-3.10.1文件夾，并切換到該文件夾下（如何獲取包linux-3.10.1.tar.bz2？如何解壓？請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)http://www.lingyuecloud.com/Index/details/id/58.html——“Linux-3.10.1內(nèi)核的編譯和安裝”）。接下來(lái)，靈躍桌面云將以Linux-3.10.1內(nèi)核為例，詳細(xì)描述為內(nèi)核添加一個(gè)新的系統(tǒng)調(diào)用的過(guò)程，下述所有操作都在linux-3.10.1目錄下進(jìn)行。
2. 環(huán)境說(shuō)明
注：在下述描述中，涉及在服務(wù)器Ubuntu 12.04操作系統(tǒng)環(huán)境上的所有操作，均以root身份登錄并執(zhí)行。
3. 為L(zhǎng)inux-3.10.1內(nèi)核添加一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用
3.1 系統(tǒng)調(diào)用號(hào)
?Linux系統(tǒng)調(diào)用號(hào)的作用是在系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程中，將其數(shù)值作為下標(biāo)的在系統(tǒng)調(diào)用表中進(jìn)行索引，從而得到處理該系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)的地址。
?每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都有一個(gè)唯一的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，應(yīng)用程序可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用號(hào)調(diào)用指定的系統(tǒng)調(diào)用。
3.2 系統(tǒng)調(diào)用表
?與Windows系統(tǒng)中的SSDT(System Services Descriptor Table)的作用一樣，Linux系統(tǒng)調(diào)用表保留著處理各個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)的入口地址；其實(shí)際上是一個(gè)二維的指針數(shù)組[X][Y]，X代表系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，Y代表系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的入口地址。
3.3 添加系統(tǒng)調(diào)用lingyuecloudsyscall
- 添加自定義的系統(tǒng)調(diào)用源代碼
在“l(fā)inux-3.10.1/kernel”目錄下的sys.c文件中添加自定義的系統(tǒng)調(diào)用lingyuecloudsyscall的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。
打開(kāi)sys.c文件，添加以下示例代碼：
#vim kernel/sys.c
|
- 修改系統(tǒng)調(diào)用表
系統(tǒng)調(diào)用表文件在“l(fā)inux-3.10.1/arch/x86/syscalls”目錄下的syscall_64.tbl文件中。
打開(kāi)syscall_64.tbl，添加新的系統(tǒng)調(diào)用指針，如下所示：
#vim arch/x86/syscalls/syscall_64.tbl
如下圖所示：
其中，314為lingyuecloudsyscall的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，應(yīng)用程序可通過(guò)此調(diào)用號(hào)調(diào)用lingyuecloudsyscall系統(tǒng)調(diào)用，也可以使用其它的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，但注意不能與已有的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)重復(fù)。64表示適配于64位系統(tǒng)內(nèi)核環(huán)境，相關(guān)描述詳情可查閱https://en.wikipedia.org/wiki/X32_ABI。
- 添加系統(tǒng)調(diào)用lingyuecloudsyscall的函數(shù)聲明
在“l(fā)inux-3.10.1/include/linux/”目錄下的syscalls.h文件中添加函數(shù)聲明。
打開(kāi)syscalls.h，在倒數(shù)第二行添加下面內(nèi)容：
#vim include/linux/syscalls.h
asmlinkage long sys_lingyuecloudsyscall(int num);
如下圖所示：
- 重新編譯
- 內(nèi)核
編譯過(guò)程詳見(jiàn)http://www.lingyuecloud.com/Index/details/id/58.html——“Linux-3.10.1內(nèi)核的編譯和安裝”。 - 測(cè)試系統(tǒng)調(diào)用
編寫測(cè)試程序lingyuecloud_test.c：
編譯測(cè)試程序：
gcc -o lingyuecloud lingyuecloud_test.c
測(cè)試結(jié)果如下圖所示：
如果能夠看到上述結(jié)果，表示你的第一個(gè)自定義系統(tǒng)調(diào)用已經(jīng)添加成功。
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