操作系统作业：给linux系统增加一个系统调用

前不久开了一门《操作系统》，老师上课留下了一个作业——给Linux系统添加一个系统调用。刚开始只能用一脸懵逼来形容，只能硬着头皮做下去。由于刚的新电脑，所以就没敢装双系统。所以我选择了虚拟机，虚拟机刚开始配置的过程不算特别复杂，网上也有很多教程，于是我看着虚拟机也是一脸懵逼，不知道从何下手，百度得知快捷键Ctr+Alt+T或者右键+终端可以打开终端，于是我试了一下，哇好眼熟，这不就是Windows系统里面那个黑框框吗（命令行）；好像也是可以下手的，于是就这样一边百度一边做着，错了一次改下，改不动了推倒重新来过。终于最终解决了这个问题！

下面部分主要分三个部分：一、系统调用的概念；二、实现系统调用的过程；三、实现过程遇到的问题；四、感受（ps:本人第一次写博客，可能前后内容不太连贯）

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一、系统调用的概念

Linux内核中设置了一组用于实现各种系统功能的子程序，称为系统调用。用户可以通过系统调用命令在自己的应用程序中调用它们。从某种角度来看，系统调用和普通的函数调用非常相似。区别仅仅在令在自己的应用程序中调用它们。从某种角度来看，系统调用和普通的函数调用非常相似。区别仅仅在于，系统调用由操作系统核心提供，运行于核心态；而普通的函数调用由函数库或用户自己提供，运行于用户态。二者在使用方式上也有相似之处。Linux系统的核心部分即是Linux内核，是一系列设备的驱动程序。系统调用是Linux内核提供的功能十分强大的一系列的函数。这些函数是在内核中实现的，它们是应用程序和内核交互的接口，系统调用在Linux系统中发挥着巨大的作用，如果没有系统调用，那么应用程序就失去了内核的支持。

二、系统调用的实现

第一步：获取root权限（即管理员权限）

在终端输入下列指令：

sudo su

注意：获取root权限需要用户输入密码（登陆密码），密码是看不见的，用户只需正确的输入密码即可，回车键结束

示意图如下：

第二步：准备工作

1、安装相关编译程序

sudo apt-getinstallbuild-essentialkernel-package libncurses5-dev

2、获取内核

（1）从外面将linux-4.16.10.tar拖入到了虚拟机桌面（我用的内核是linux-4.16.10）

内核的话新版本也是可以的，官网下载或者从别人哪儿拷，指令的话只需要对应的把版本号改一下

（2）下一步就是将该压缩文件移入到/usr/src/文件夹中

注意：在.tar后面有一个空格，文件名建议复制不建议手敲。可以直接把我的语句复制过去然后方向键移到需要修改的地方进行修改

sudo mv /peter/home/桌面/linux-4.16.10.tar/usr/src/

注：由于我之前都将这些东西配置好了，所以是这个显示，一个细节，可以通过方向键的上下快速切换历史命令

第三步、进入/usr/src解压文件

cd /usr/src

sudo tar -xvf /usr/src/linux-4.16.10.tar.bz2

解压过程如下图所示，如果要确定自己的内核版本，可以在终端输入命令uname -r。解压过程稍长，注意：解压语句可能因为文件地址稍有不同，建议去计算机里面去拷贝路径！

第四步：进入解压出的文件目录

cd /usr/src/linux-4.16.10/kernel

第五步：安装vim

sudo apt-get install vim

第六步：打开sys.c加入函数

vim sys.c

注意：在vim中, i进入编辑, esc退出编辑状态. G跳到末尾, gg进入开头。 :wq保存退出, :q不保存退出)

在末尾加入函数

asmlinkage long sys_helloworld(void){

printk( "helloworld!");

return 1;

}

第七步、添加声明

cd /usr/src/linux-4.16.10/arch/x86/include/asm/

vim syscalls.h

（插入asmlinkage long sys_helloworld(void);）

第八步：加一个系统调用的id

cd/usr/src/linux-4.16.10/arch/x86/entry/syscalls

vim syscall_64.tbl

a、进入/usr/src/linux-4.16.10/arch/x86/syscalls目录

b、打开文件syscall_64.tbl（该文件有一个系统调用列表，最前面的属性是id）

c、在里面添加自己的系统调用号（333 64 helloworld sys_helloworld）

d、使用esc +:wq命令保存退出

注意：我在任务管理器发现我的VMware workstation是32位的，但我同学用64位成功了！所以我用的是vim syscall_64.tbl，之前试了vim syscall_32.tbl没能成功。所以要以虚拟机为主！！！

第九步：配置内核

cd /usr/src/linux-4.16.10

编译内核和安装内核.

依次输入这四条语句

sudo make mrproper

sudo make clean

sudo make menuconfig （并且在make

nfig时，将那个General setup内的localversion修改成新的名称,比如我这里的myKernel）

sudo make menuconfig出现的问题：

scripts/Makefile.lib:194: recipe for target 'scripts/kconfig/lexer.lex.c' failed make[1]:*** [scripts/kconfig/lexer.lex.c] Error 127 Makefile:552: recipe for target 'menuconfig' failed make: *** [menuconfig] Error 2

解决办法：

sudo apt-get install bison

sudo apt-get install flex

安装这两个包完成后再sudo make menuconfig

根据自己处理器的最大线程数目来编译.

sudo make -j4 （我的电脑是4核4线程），线程越多编译越快！

此处可能报错：

make[1]:
*** [scripts/sign-file] Error 1
Makefile:1065: recipe for target 'scripts' failed make:
*** [scripts] Error 2

解决办法：

第一反应耐心看报错信息，缺什么包补什么包sudo apt-get install XXXX

下面这个语句可以解决较多的问题。

sudo apt-get install libssl-dev

编译过程真的超级超级漫长。。。

注意：　这个时候，终端的窗口最好最大化，否则可能会报错。

第十步：安装内核

编译后安装内核到系统中.

sudo makemodules_install

sudomake install // 安装内核

这个地方也需要一定的时间，反正编译三个多小时，不差这一会哈哈哈

第十一步：重启虚拟机

将之前的工作保存后直接重启，重启后点击鼠标进入ubuntu并且迅速按住shift，长按！我的虚拟机直接登陆上了，我同学的好像都有一个选择内核过程，有选择的话，只需要选择新核就OK了！

第十二步：验证系统调用是否成功

a、登陆虚拟机

b、打开终端

c、输入下列指令：

(1)gcc hello.c

输入下列代码：

(2)./a.out

输出，见证成果的时候到了！！！

返回值为1！！！！！

系统调用成功了！！！！

终于弄完了，明天篮球场走起哈哈

三、感受

作为一个linux小白实现上述过程是很痛苦的，但是真的很想去把这件事做好，一步一步，从什么都不知道到好像懂了一点点，再到可以看懂每行代码的含义，到最后做出成果，刚开始做的时候比较浮躁，到了后面就冷静了。看了20多篇博客，解决各种问题；之前做的时候犯的错误多的数不胜数，后面弄的时候一点点规避和解决，功夫不负有心人，虽然为了这个作业花了我整整一周的精力（本人理解能力较差，周围有的大佬花了几天就弄完了），这次的成功相信可以给我后面进一步学好操作系统的信心，也培养了自己的耐心和攻坚精神。相信自己会继续加油的！

给读者：排版方面，第一次用CSDN亲自写博客（之前都是看各路大牛的博客），格式没有弄得特别人性化，比如代码没能用特定的代码行来进行排版，但感觉应该不影响阅读，下次会继续改进的，希望下次还可以有东西可以写哈哈哈。如果有关于此篇博客的疑问,欢迎来撩！联系方式：QQ 2729707823 备注CSDN（有时候看见一个问题有人解决了但是没看懂，没办法联系博主就很难受！）

空信最棒!

更新于2019年5月7日晚。