本文最后更新于 2024-11-25，文章内容可能已经过时。

一、具体任务

采用编译内核法，在Linux中增加一个系统调用。

要求：

  1. 系统调用实现的功能：计算一个数字的三次方， 并打印出来。
  2. 另外写一个程序进行调用

相关思路：

本次实验实在CentOS 7系统中对于Linux内核源码进行修改，并对源码进行编译，最后完成切换内核操作，并在C语言程序中进行系统调用。

具体步骤：

  • 下载Linux 4.20.4版本的源码
  • 安装所需的工具和相关的编译环境
  • 对源码进行修改并增加功能
  • 对原本的系统环境内进行系统调用的添加
  • 进行Linux内核的编译
  • 编写C语言程序并在其中对添加的功能进行验证

二、CentOS系统的安装

本次系统安装采用了CentOS 7的系统，在VMware WorkStation中安装具体过程不在赘述，注意，尽量将CPU核数给多一些，以免编译的时间过长,建议存储空间大于40GB，防止出现内存不足的情况。

注意：安装完成以及下面每一步进行记得一定要打上快照，否则出现错误重新操作异常困难，养成打快照的好习惯

CentOS安装完成示例

三、安装相关的系统环境

使用yum包管理工具将编译需要的相关工具进行安装，为下一步编译进行准备

sudo yum -y install ncurses-devel
sudo yum -y install bc
sudo yum -y install bison
sudo yum -y install flex
sudo yum -y install gcc g++ gdb make
sudo yum -y install centos-release-scl
sudo yum -y install devtoolset-7-gcc*
sudo yum -y install elfutils-libelf-devel
sudo yum -y install openssl-devel
sudo yum -y install zlib zlib-devel pcre pcre-devel gcc gcc-c++ openssl openssl-devel libevent libevent-devel perl unzip net-tools wget

四、对源码进行下载并修改

下载源码

Linux的源码可以从其官方的网站下载，这里选择了Linux-4.20.4版本的源码

 下载速度因人而异，我的网络环境比较好大概两三秒就下载完成了，也有人出现需要下载一两个小时的
 建议采取一些措施改善一下网络环境
sudo wget http://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.20.4.tar.xz

源码下载完成

修改源码

刚才我们将源码下载到了我们当前用户的根目录下，一般的CentOS 7使用的应该是root用户进行登录的，那么此时你的下载的源包就在/root目录下。

修改/usr/src/kernels/linux-4.20.4/kernel/sys.c文件

文件末尾添加自定义函数

// 文件最后加入我们自己的功能调用
SYSCALL_DEFINE1(cube,int,num){
    int result = num*num*num;
    return result;
}

修改/usr/src/kernels/linux-4.20.4/arch/x86/include/asm/syscalls.h文件

添加声明

// 在这个文件内我们可以添加我们自己的声明
// 在/*kernel/ioport.c*/下下面进行添加
asmlinkage long sys_cube(long n);

五、添加系统调用号

修改/usr/src/kernels/linux-4.20.4/arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl文件

添加335号系统调用

 第一个是系统调用号
335  64  cube  __x64_sys_cube

六、准备并进行编译

cp /boot/config-3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64 /usr/src/kernels/linux-4.20.4/.config
make menuconfig # 对Config进行再设置

这里注意，在make设置的时候，移动光标直接选择load，由于Linux会隐藏点开头的文件，.config以及刚刚我们复制过来的文件config文件只有ll命令才能看见，ls命令无法查看。

make menuconfig

选择load之后即可选择yes即可配置完成，将当前界面退出，使用ll -a命令我们可以发现原本的.config文件已经变成了.config.old,并且生成了一个新的.config文件，如下图。

文件已经发生了变化

下面我们可以进行编译了

 进行编译 时间可能比较长 16指的是使用多少核心去执行编译 我自己的电脑分配了16核 大概需要20分钟 根据个人电脑动态调整核数
make -j16
 安装模块和内核
make modules_install
make install
 更新引导文件
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

七、写程序进行验证

编写验证程序

新建一个C语言程序test.c进行验证

// 输入以下代码
include<stdio.h>
include<linux/kernel.h>
include<sys/syscall.h>
include<unistd.h>
int main(){
        double n;
        long s;
        printf("请输入一个数字：");
        scanf("%lf",&n);
        s=n*100;
        if(s<0){
                s = -syscall(335,-s);
        }
        else{
                s = syscall(335,s);
        }
        n = s;
        n = n / syscall(335,100);
        printf("结果为：");
        printf("%lf",n);
        return 0;
}

测试结果

验证结果