在linux kernel4.6.4中添加自己的系统调用

操作系统实验报告

实验目的

加入自己的系统调用

实验过程：

0.获得linux kernel

上网下载最新Linux kernel源代码,掌握编译的方法:编译linux源代码

1.编写要增加系统调用的源代码

//rzcall.c
#include<linux/linkage.h> //for linkage
#include<linux/kernel.h>  //for printk
asmlinkage long sys_rzcall(void) // asmlinkage type sys_NAME(...)
{
    printk("Hello, I'm RunzhiZeng\n");
    printk("My student ID is:20142101028\n");
    printk("See you~\n");
    return 0;
}

(编写的时候要注意系统调用的编写格式)
编写完后，保存kernel目录下的某个文件,我的源代码保存在一个新的文件夹mysyscalls中: ~/linux-4.6.4/mysyscalls/rzcall.c

2.修改makefile

在mysyscalls文件夹中,新建一个makefile文件.内如如下:

    obj-y:=rzcall.o 

同时,在kernel目录下,修改其中的makefile文件
找到如下部分:

ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
core-y      += kernel/ certs/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

修改为:(就是在后面补上你的系统调用所在的文件夹)

ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
core-y      += kernel/ certs/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ mysyscalls/

3.加入系统调用号

找到kernel目录下的syscall_64.tbl文件(搜索即可).打开,在其中根据相应格式加入系统调用号,比如我的syscall_64.tbl的内容为:

....
324 common  membarrier      sys_membarrier
325 common  mlock2          sys_mlock2
326 common  copy_file_range     sys_copy_file_range
327 64  preadv2         sys_preadv2
328 64  pwritev2        sys_pwritev2
#
# x32-specific system call numbers start at 512 to avoid cache impact
# for native 64-bit operation.
#
512 x32 rt_sigaction        compat_sys_rt_sigaction
513 x32 rt_sigreturn        sys32_x32_rt_sigreturn
514 x32 ioctl           compat_sys_ioctl
515 x32 readv           compat_sys_readv
516 x32 writev          compat_sys_writev
517 x32 recvfrom        compat_sys_recvfrom
....

我想把我加的系统调用编号为329.那么只需要在328后面加上:(注意,系统调用号不可冲突)

....
324 common  membarrier      sys_membarrier
325 common  mlock2          sys_mlock2
326 common  copy_file_range     sys_copy_file_range
327 64  preadv2         sys_preadv2
328 64  pwritev2        sys_pwritev2
329 common  rzcall          sys_rzcall
#
# x32-specific system call numbers start at 512 to avoid cache impact
# for native 64-bit operation.
#
512 x32 rt_sigaction        compat_sys_rt_sigaction
513 x32 rt_sigreturn        sys32_x32_rt_sigreturn
514 x32 ioctl           compat_sys_ioctl
515 x32 readv           compat_sys_readv
516 x32 writev          compat_sys_writev
517 x32 recvfrom        compat_sys_recvfrom
...

4.重新编译,安装内核

按照在第0步分享的网页,重新编译安装内核.

实验结果

编写以下用户态程序:

//test.c
#include <sys/syscall.h>
int main()
{
    syscall(329);
    return 0;
}

保存为test.c
在终端下,编译运行.

$ gcc test.c
$ ./a.out
$ dmesg 

输入dmesg后,控制台会输出:

...
[  135.060698] Bluetooth: BNEP filters: protocol multicast
[  135.060702] Bluetooth: BNEP socket layer initialized
[ 1009.816678] Hello, I'm RunzhiZeng
[ 1009.816686] My student ID is:20142101028
[ 1009.816688] See you~

至此,添加系统调用完毕

一点问题

Q:系统调用过多会引起进程的性能开销么？为什么？

答:会.因为如果过多进行系统调用,系统频繁在用户态和管态互相切换,,比使用一般的函数调用需要的时间会多一些.

以一个程序例子来说明:
编写另外一个系统调用,代码如下:

//rztest.c
#include<linux/linkage.h>
#include<linux/kernel.h>
asmlinkage long sys_rztest(int a,int b)
{
    return a + b;
}

系统调用号设为330.重复上面的步骤进行内核更新.
编写另外一个普通函数和一个头文件:

//test3.c
long RZtest(int a,int b)
{
    return a + b;
}

//test.h
#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_
#include<stdio.h>
#include <sys/syscall.h>
#define cnt 10000000 //运行10000000次
long RZcall(void);
#endif /* _TEST_H_ */

保存在test3.c,test.h中

比较以下两个程序的运行时间:

//test1.c
#include"test.h"
int main(void)
{
    int i;
    int c;
    for ( i = 0 ; i <= cnt ; i++)
        c = syscall(330, 100, 100);
    return 0;
}

//test2.c
#include"test.h"
int main(void)
{
    int c;
    int i;
    for ( i = 0 ; i <= cnt ; i++)
        c = RZtest(100,100);
    return 0;
}

编译运行两个程序

$ gcc -o test2 test2.c test3.c
$ gcc -o test1 test1.c

对比test1和test2两个程序的运行时间:

...
[runzhizeng@localhost 2]$ time ./test1
real    0m0.816s
user    0m0.188s
sys 0m0.629s
[runzhizeng@localhost 2]$ time ./test2
real    0m0.035s
user    0m0.035s
sys 0m0.000s
...

发现,test1比test2慢得不是一点.