向Linux内核增加一个系统调用【CentOS和Ubuntu版本】

操作系统实验： 通过实验，熟悉Linux 操作系统的使用，掌握构建与启动Linux 内核的方法；掌握用户程序如何利用系统调用与操作系统内核实现通信的方法，加深对系统调用机制的理解；进一步掌握如何向操作系统内核增加新的系统调用的方法，以扩展操作系统的功能。 1.向Linux 内核增加新的系统调用，系统调用名称和功能自行定义 2.Linux 新内核的编译、安装和配置 3.编写应用程序以测试新的系统调用并输出测试结果 在Linux操作系统中，系统调用是用户空间程序与内核交互的主要途径，它们提供了一种安全的方式，使得用户程序能够访问内核的功能，如文件I/O、进程管理、内存分配等。本实验旨在让学生深入理解系统调用的工作原理，并通过实践操作学习如何向Linux内核添加自定义的系统调用，以此扩展内核的功能。 实验要求向Linux内核增加一个新的系统调用。系统调用的添加通常涉及以下几个步骤： 1. **定义系统调用函数**：在内核源码的适当位置（例如`kernel/sys.c`）添加新的C函数，例如`sys_helloworld`。这个函数将实现新系统调用的功能，如示例中的`printk()`调用来输出"hello,world"。 2. **更新系统调用表**：在对应的架构目录下的系统调用表文件（如`arch/x86/kernel/syscall_table_32.S`）中，将未使用的系统调用号（如`sys_ni_syscall`，表示“not implemented”）替换为新系统调用的函数地址。 3. **更新系统调用接口**：确保新系统调用在内核的系统调用接口中注册。这通常涉及到修改`include/asm-i386/unistd.h`或类似文件，添加新系统调用的声明。 4. **编译和配置内核**：在修改了内核源码后，需要编译内核。这包括执行`make menuconfig`来配置内核选项，`make`来编译内核，以及`make modules_install`和`make install`来安装新内核。 5. **更新引导加载器**：如果使用GRUB作为引导加载器，还需要更新GRUB配置，以便在启动时选择新的内核版本。 6. **测试新系统调用**：编写用户空间的C程序，调用新添加的系统调用并验证其功能。这通常涉及到使用`syscall()`函数或者`#define`宏来调用系统调用号。 实验环境建议使用CentOS或Ubuntu这样的Linux发行版，因为它们提供了稳定的开发环境和丰富的开源工具。学生应该熟悉基本的Linux命令行操作，如`gcc`编译器的使用，以及如何在终端中进行文件操作。 实验过程中，学生将深入理解内核模块的概念，它们是可动态加载到内核中的代码段，允许在不重新编译整个内核的情况下添加或更新功能。此外，学生还将接触到内核编译流程，包括配置、编译和安装，这对于理解和定制自己的Linux系统至关重要。 通过这个实验，学生不仅会掌握Linux内核的系统调用机制，还能提升系统编程能力，增强对操作系统内部运作的理解。这种实践性极强的实验有助于培养学生的动手能力和问题解决技巧，为将来从事更复杂的系统级开发打下坚实基础。