學(xué)會(huì)Linux添加自定義系統(tǒng)調(diào)用

一、?什么是系統(tǒng)調(diào)用

在Linux的世界里，我們經(jīng)常會(huì)遇到系統(tǒng)調(diào)用這一術(shù)語(yǔ)，所謂系統(tǒng)調(diào)用，就是內(nèi)核提供的、功能十分強(qiáng)大的一系列的函數(shù)。這些系統(tǒng)調(diào)用是在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的，再通過(guò)一定的方式把系統(tǒng)調(diào)用給用戶(hù)，一般都通過(guò)門(mén)(gate)陷入(trap)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)用就是用戶(hù)空間應(yīng)用程序和內(nèi)核提供的服務(wù)之間的一個(gè)接口。由于服務(wù)是在內(nèi)核中提供的，因此無(wú)法執(zhí)行直接調(diào)用；相反，您必須使用一個(gè)進(jìn)程來(lái)跨越用戶(hù)空間與內(nèi)核之間的界限。在特定架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)此功能的方法會(huì)有所不同。因此，本文將著眼于最通用的架構(gòu)?——?i386。?

二、?系統(tǒng)調(diào)用的作用

系統(tǒng)調(diào)用在Linux系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大的作用，如果沒(méi)有系統(tǒng)調(diào)用，那么應(yīng)用程序就失去了內(nèi)核的支持。我們?cè)?a target="_blank">編程時(shí)用到的很多函數(shù)，如fork、open等這些函數(shù)最終都是在系統(tǒng)調(diào)用里實(shí)現(xiàn)的，這里我們說(shuō)到了兩個(gè)函數(shù)，即fork和exit,這兩函數(shù)都是glibc中的函數(shù)，但是如果我們跟蹤函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，看看glibc對(duì)fork和exit函數(shù)的實(shí)現(xiàn)就可以發(fā)現(xiàn)在glibc的實(shí)現(xiàn)代碼里都是采用軟中斷的方式陷入到內(nèi)核中再通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)函數(shù)的功能的。具體過(guò)程我們?cè)谙到y(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)過(guò)程會(huì)詳細(xì)的講到。??

由此可見(jiàn)，系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)接口在內(nèi)核中的實(shí)現(xiàn)，如果沒(méi)有系統(tǒng)調(diào)用，用戶(hù)就不能利用內(nèi)核。?

三、?系統(tǒng)調(diào)用的現(xiàn)實(shí)及調(diào)用過(guò)程??

詳細(xì)講述系統(tǒng)調(diào)用的之前也講一下Linux系統(tǒng)的一些保護(hù)機(jī)制。??

Linux系統(tǒng)在CPU的保護(hù)模式下提供了四個(gè)特權(quán)級(jí)別，目前內(nèi)核都只用到了其中的兩個(gè)特權(quán)級(jí)別，分別為“特權(quán)級(jí)0”和“特權(quán)級(jí)3”,級(jí)別0也就是我們通常所講的內(nèi)核模式，級(jí)別3也就是我們通常所講的用戶(hù)模式。劃分這兩個(gè)級(jí)別主要是對(duì)系統(tǒng)提供保護(hù)。內(nèi)核模式可以執(zhí)行一些特權(quán)指令和進(jìn)入用戶(hù)模式，而用戶(hù)模式則不能。

這里特別提出的是，內(nèi)核模式與用戶(hù)模式分別使用自己的堆棧，當(dāng)發(fā)生模式切換的時(shí)候同時(shí)要進(jìn)行堆棧的切換。每個(gè)進(jìn)程都有自己的地址空間（也稱(chēng)為進(jìn)程空間），進(jìn)程的地址空間也分為兩部分：用戶(hù)空間和系統(tǒng)空間，在用戶(hù)模式下只能訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)程的用戶(hù)空間，在內(nèi)核模式下則可以訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)程的全部地址空間，這個(gè)地址空間里的地址是一個(gè)邏輯地址，通過(guò)系統(tǒng)段面式的管理機(jī)制，訪(fǎng)問(wèn)的實(shí)際內(nèi)存要做二級(jí)地址轉(zhuǎn)換，即：邏輯地址、線(xiàn)性地址、物理地址。?

系統(tǒng)調(diào)用對(duì)于內(nèi)核來(lái)說(shuō)就相當(dāng)于函數(shù)，我們是關(guān)鍵問(wèn)題是從用戶(hù)模式到內(nèi)核模式的轉(zhuǎn)換、堆棧的切換以及參數(shù)的傳遞。??

四、引起系統(tǒng)調(diào)用的兩種途徑?

（1）int $0×80 ,?老式linux內(nèi)核版本中引起系統(tǒng)調(diào)用的唯一方式?

（2）sysenter匯編指令?

本文來(lái)自CSDN博客，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處：http://blog.csdn.net/mlyy225/archive/2010/01/07/5148911.aspx

如何在Linux中添加新的系統(tǒng)調(diào)用?

系統(tǒng)調(diào)用是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的功能接口。其主要目的是使得用戶(hù)可以使用操作系統(tǒng)提供的有關(guān)設(shè)備管理、輸入/輸入系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和進(jìn)程控制、通信以及存儲(chǔ)管理等方面的功能，而不必了解系統(tǒng)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和有關(guān)硬件細(xì)節(jié)，從而起到減輕用戶(hù)負(fù)擔(dān)和保護(hù)系統(tǒng)以及提高資源利用率的作用。?
Linux操作系統(tǒng)作為自由軟件的代表，它優(yōu)良的性能使得它的應(yīng)用日益廣泛，不僅得到專(zhuān)業(yè)人士的肯定，而且商業(yè)化的應(yīng)用也是如火如荼。在Linux中，大部分的系統(tǒng)調(diào)用包含在Linux的libc庫(kù)中，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的C函數(shù)調(diào)用方法可以調(diào)用這些系統(tǒng)調(diào)用。那么，對(duì)Linux的發(fā)燒友來(lái)說(shuō)，如何在Linux中增加新的系統(tǒng)調(diào)用呢？?
1 Linux系統(tǒng)調(diào)用機(jī)制?
在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是作為一種異常類(lèi)型實(shí)現(xiàn)的。它將執(zhí)行相應(yīng)的機(jī)器代碼指令來(lái)產(chǎn)生異常信號(hào)。產(chǎn)生中斷或異常的重要效果是系統(tǒng)自動(dòng)將用戶(hù)態(tài)切換為核心態(tài)來(lái)對(duì)它進(jìn)行處理。這就是說(shuō)，執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用異常指令時(shí)，自動(dòng)地將系統(tǒng)切換為核心態(tài)，并安排異常處理程序的執(zhí)行。?
Linux用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用異常的實(shí)際指令是：?
Int x80?
這一指令使用中斷/異常向量號(hào)128（即16進(jìn)制的80）將控制權(quán)轉(zhuǎn)移給內(nèi)核。為達(dá)到在使用系統(tǒng)調(diào)用時(shí)不必用機(jī)器指令編程，在標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言庫(kù)中為每一系統(tǒng)調(diào)用提供了一段短的子程序，完成機(jī)器代碼的編程工作。事實(shí)上，機(jī)器代碼段非常簡(jiǎn)短。它所要做的工作只是將送給系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)加載到CPU寄存器中，接著執(zhí)行int x80指令。然后運(yùn)行系統(tǒng)調(diào)用，系統(tǒng)調(diào)用的返回值將送入CPU的一個(gè)寄存器中，標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)子程序取得這一返回值，并將它送回用戶(hù)程序。?
為使系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行成為一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，Linux提供了一組預(yù)處理宏指令。?
它們可以用在程序中。這些宏指令取一定的參數(shù)，然后擴(kuò)展為調(diào)用指定的系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)。?
這些宏指令具有類(lèi)似下面的名稱(chēng)格式：?
_syscallN（parameters）?
其中N是系統(tǒng)調(diào)用所需的參數(shù)數(shù)目，而parameters則用一組參數(shù)代替。這些參數(shù)使宏指令完成適合于特定的系統(tǒng)調(diào)用的擴(kuò)展。例如，為了建立調(diào)用setuid（）系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)，應(yīng)該使用：?
_syscall1（?int，?setuid，?uid_t，?uid?）?
syscallN（?）宏指令的第1個(gè)參數(shù)int說(shuō)明產(chǎn)生的函數(shù)的返回值的類(lèi)型是整型，第2個(gè)參數(shù)setuid說(shuō)明產(chǎn)生的函數(shù)的名稱(chēng)。后面是系統(tǒng)調(diào)用所需要的每個(gè)參數(shù)。這一宏指令后面還有兩個(gè)參數(shù)uid_t和uid分別用來(lái)指定參數(shù)的類(lèi)型和名稱(chēng)。?
另外，用作系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型有一個(gè)限制，它們的容量不能超過(guò)四個(gè)字節(jié)。這是因?yàn)閳?zhí)行int ?{GetProperty(Content)}x80指令進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，所有的參數(shù)值都存在32位的CPU寄存器中。使用CPU寄存器傳遞參數(shù)帶來(lái)的另一個(gè)限制是可以傳送給系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)的數(shù)目。這個(gè)限制是最多可以傳遞5個(gè)參數(shù)。所以L(fǎng)inux一共定義了6個(gè)不同的_syscallN（）宏指令，從_syscall0（）、_syscall1（）直到_syscall5（）。?
一旦_syscallN（）宏指令用特定系統(tǒng)調(diào)用的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行了擴(kuò)展，得到的結(jié)果是一個(gè)與系統(tǒng)調(diào)用同名的函數(shù)，它可以在用戶(hù)程序中執(zhí)行這一系統(tǒng)調(diào)用。?
2?添加新的系統(tǒng)調(diào)用?
如果用戶(hù)在Linux中添加新的系統(tǒng)調(diào)用，應(yīng)該遵循幾個(gè)步驟才能添加成功，下面幾個(gè)步驟詳細(xì)說(shuō)明了添加系統(tǒng)調(diào)用的相關(guān)內(nèi)容。?
（1）?添加源代碼?
第一個(gè)任務(wù)是編寫(xiě)加到內(nèi)核中的源程序，即將要加到一個(gè)內(nèi)核文件中去的一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)的名稱(chēng)應(yīng)該是新的系統(tǒng)調(diào)用名稱(chēng)前面加上sys_標(biāo)志。假設(shè)新加的系統(tǒng)調(diào)用為mycall(int number)，在/usr/src/linux/kernel/sys.c文件中添加源代碼，如下所示：?
asmlinkage int sys_mycall(int number)?
{?
return number;?
}?
作為一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，我們新加的系統(tǒng)調(diào)用僅僅返回一個(gè)整型值。?
（2）?連接新的系統(tǒng)調(diào)用?
添加新的系統(tǒng)調(diào)用后，下一個(gè)任務(wù)是使Linux內(nèi)核的其余部分知道該程序的存在。為了從已有的內(nèi)核程序中增加到新的函數(shù)的連接，需要編輯兩個(gè)文件。?
在我們所用的Linux內(nèi)核版本（RedHat 6.0，內(nèi)核為2.2.5-15）中，第一個(gè)要修改的文件是：?
/usr/src/linux/include/asm-i386/unistd.h?
該文件中包含了系統(tǒng)調(diào)用清單，用來(lái)給每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用分配一個(gè)唯一的號(hào)碼。文件中每一行的格式如下：?
#define __NR_name NNN?
其中，name用系統(tǒng)調(diào)用名稱(chēng)代替，而NNN則是該系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的號(hào)碼。應(yīng)該將新的系統(tǒng)調(diào)用名稱(chēng)加到清單的最后，并給它分配號(hào)碼序列中下一個(gè)可用的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)。我們的系統(tǒng)調(diào)用如下：?
#define __NR_mycall 191?
系統(tǒng)調(diào)用號(hào)為191，之所以系統(tǒng)調(diào)用號(hào)是191，是因?yàn)長(zhǎng)inux-2.2內(nèi)核自身的系統(tǒng)調(diào)用號(hào)碼已經(jīng)用到190。?
第二個(gè)要修改的文件是：?
/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S?
該文件中有類(lèi)似如下的清單：?
.long SYMBOL_NAME（）?
該清單用來(lái)對(duì)sys_call_table[]數(shù)組進(jìn)行初始化。該數(shù)組包含指向內(nèi)核中每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的指針。這樣就在數(shù)組中增加了新的內(nèi)核函數(shù)的指針。我們?cè)谇鍐巫詈筇砑右恍校?
.long SYMBOL_NAME(sys_mycall)?
（3）?重建新的Linux內(nèi)核?
為使新的系統(tǒng)調(diào)用生效，需要重建Linux的內(nèi)核。這需要以超級(jí)用戶(hù)身份登錄。?
#pwd?
/usr/src/linux?
#?
超級(jí)用戶(hù)在當(dāng)前工作目錄（/usr/src/linux）下，才可以重建內(nèi)核。?
#make config?
#make dep?
#make clearn?
#make bzImage?
編譯完畢后，系統(tǒng)生成一可用于安裝的、壓縮的內(nèi)核映象文件：?
/usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage?
（4）?用新的內(nèi)核啟動(dòng)系統(tǒng)?
要使用新的系統(tǒng)調(diào)用，需要用重建的新內(nèi)核重新引導(dǎo)系統(tǒng)。為此，需要修改/etc/lilo.conf文件，在我們的系統(tǒng)中，該文件內(nèi)容如下：?
boot=/dev/hda?
map=/boot/map?
install=/boot/boot.b?
prompt?
timeout=50?
image=/boot/vmlinuz-2.2.5-15?
label=linux?
root=/dev/hdb1?
read-only?
other=/dev/hda1?
label=dos?
table=/dev/had?
首先編輯該文件，添加新的引導(dǎo)內(nèi)核：?
image=/boot/bzImage-new?
label=linux-new?
root=/dev/hdb1?
read-only?
添加完畢，該文件內(nèi)容如下所示：?
boot=/dev/hda?
map=/boot/map?
install=/boot/boot.b?
prompt?
timeout=50?
image=/boot/bzImage-new?
label=linux-new?
root=/dev/hdb1?
read-only?
image=/boot/vmlinuz-2.2.5-15?
label=linux?
root=/dev/hdb1?
read-only?
other=/dev/hda1?
label=dos?
table=/dev/hda?
這樣，新的內(nèi)核映象bzImage-new成為缺省的引導(dǎo)內(nèi)核。?
為了使用新的lilo.conf配置文件，還應(yīng)執(zhí)行下面的命令：?
#cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/zImage /boot/bzImage-new?
其次配置lilo:?
# /sbin/lilo?
現(xiàn)在，當(dāng)重新引導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，在boot:提示符后面有三種選擇：linux-new?、linux、dos，新內(nèi)核成為缺省的引導(dǎo)內(nèi)核。?
至此，新的Linux內(nèi)核已經(jīng)建立，新添加的系統(tǒng)調(diào)用已成為操作系統(tǒng)的一部分，重新啟動(dòng)Linux，用戶(hù)就可以在應(yīng)用程序中使用該系統(tǒng)調(diào)用了。?
（5）使用新的系統(tǒng)調(diào)用?
在應(yīng)用程序中使用新添加的系統(tǒng)調(diào)用mycall。同樣為實(shí)驗(yàn)?zāi)康模覀儗?xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子xtdy.c。?
#include?
_syscall1(int,mycall,int,ret)?
main()?
{?
printf("%d n",mycall(100));?
}?
編譯該程序：?
# cc -o xtdy xtdy.c?
執(zhí)行：?
# xtdy?
結(jié)果：?
# 100?
注意，由于使用了系統(tǒng)調(diào)用，編譯和執(zhí)行程序時(shí)，用戶(hù)都應(yīng)該是超級(jí)用戶(hù)身份

http://blog.chinaunix.net/u2/62213/showart_488383.html

linux?添加系統(tǒng)調(diào)用

一.源碼修改

1下載一個(gè)與所用系統(tǒng)內(nèi)核版本接近的內(nèi)核，放在/usr/src下，解壓，作個(gè)鏈接ln -s linux-2.6.18.1 linux

2修改：修改三個(gè)地方

1）/usr/src/linux/kerner/sys.c中添加，

asmlinkage int sys_mysyscall(int a)

{

return a;

}

2）定義系統(tǒng)調(diào)用號(hào),/usr/src/linux/include/asm-i386/unistd.h

#define _NR_sysmycall 318 //不能與前面已有的重復(fù)

#define _NR_syscalls??319//修改系統(tǒng)中所用系統(tǒng)調(diào)用數(shù)目?

3)在系統(tǒng)調(diào)用向量表里添加自定義的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)入口位置，

/usr/src/linux/arch/i386/kernel/syscall_table.S，以前老版本是entry.s

.long sys_mysyscall

二、內(nèi)核編譯

1.在/boot下復(fù)制配置文件，到/usr/src/linux下，改名位config，make menuconfig,可以不用修改，直接退出

2.make clean?清空以前的編譯痕跡

3.make，編譯出來(lái)的是bzImage

4.make modules,make modules-install//編譯、安裝config里配置的模塊

如不執(zhí)行次步驟，對(duì)于有的系統(tǒng)，制作不了initrd文件。系統(tǒng)就啟動(dòng)不了

5.如果直接make install，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)制作initrd文件，并復(fù)制initrd和bzimage文件到/boot下，修改grub.conf文件，重啟系統(tǒng)，選擇進(jìn)入新內(nèi)核

6.不使用make install命令。復(fù)制bzImage到/boot下，改名位vmlinuz-2.6.18.1，手工制作initrd文件，/mkinitrd initrd-2.6.18.1.img 2.6.18.1,initrd文件名位initrd-2.6.18.1

7.修改grub.conf文件，復(fù)制原來(lái)已有的啟動(dòng)設(shè)置，把title和kernel和initrd改名為新制作的即可

三、編寫(xiě)代碼測(cè)試

int main(void)

{

int a=syscall(318,100);//318是系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，100是參數(shù)

printf("%d\n",a);

return 0;

}

syscall是內(nèi)核提供為用戶(hù)程序的一個(gè)函數(shù)，

如果不使用syscall函數(shù)，也可以使用宏定義，但是在2.6.20以后的版本里，沒(méi)有宏定義，需要自己從其他版本里復(fù)制過(guò)來(lái)添加。

?