OS实验一

实验内容：
1.     在Linux/OpenEuler/OpenKylin系统中，增加一个系统调用/或内核模块，鼓励程序逻辑的多样化

2.     撰写一个应用测试程序调用该系统调用/测试该内核模块

3.     使用trace/ptrace/strace，或类似的系统跟踪工具来对该测试程序进行跟踪调试

4.     附加：在指定的国产OS上，安装一个KVM，或Xen，再装一个guestOS，体会一下，或学习使用容器。

任务4交由队友完成

在Linux系统中增加一个系统调用

参考资料：
《操作系统概念》原书第9版
给 Linux 内核添加自己定义的系统调用 - 知乎
操作系统作业：给linux系统增加一个系统调用_为linux内核增加系统调用systest( )-CSDN博客

系统调用是操作系统提供给应用程序的接口，是由操作系统开发者定义在内核之中。所以我们可以自己编译内核并且注册自己的系统调用

添加系统调用需要在内核源码中操作，所以需要先下载一份内核源码，然后注册好系统调用之后把自己修改好的内核加载到系统中。

PS：由于我的虚拟机性能非常拉跨，平时对Linux的使用主要是wsl而非VMVare，所以这次使用也遇到并解决了一些使用过程中的问题
VMVare联网问题
VMware使用时无法连接网络的问题 - sunny-JJ - 博客园

鼠标消失解决方法
QA：ubuntu22.04.4桌面版虚拟机鼠标丢失的解决方法_虚拟机鼠标不见了怎么办-CSDN博客

在VMVare中使用主机VPN
VMware Ubuntu虚拟 机 使用主机VPN 配置（简单、可行）-CSDN博客

第1步 下载一份内核源码

切换到root用户
查看内核版本

可见，
我采用的系统是Ubuntu22.04.1
内核版本是6.5.0-14-generic
体系结构为x86_64

安装vim（编辑器）

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sudo apt-get install vim

查看当前的内核版本

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uname -r

下载Linux内核

移动文件

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sudo mv linux-6.5.tar.xz /usr/src/

解压缩

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tar -xvf linux-6.5.tar.xz

解压缩完成

好了，已经成功一半哩（）

第2步 注册系统调用号

在Linux中，每个系统调用都被赋予了一个系统调用号。这样，通过这个独一无二的号就可以关联系统调用！
内核记录了所有已注册过的系统调用号，存储在sys_call_table中
所以，我们首先要注册一个系统调用号：在系统调用表中填入对应的信息

在x86_64体系结构中，这个表在arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl中定义

系统调用表的每一项的组成：

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<number> <abi> <name> <entry point>

系统调用号 ABI 系统调用名字 系统调用在内核的接口函数

注：要用sudo才有修改权限

在syscall_64.tbl中添加如下：

OK了，现在下一步

第3步 声明系统调用函数原型

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cd /usr/src/linux-6.5/arch/x86/include/asm/
sudo vim syscalls.h

添加：

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asmlinkage long sys_hello_system(void);

第4步 添加系统调用函数的定义

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cd /usr/src/linux-6.5/kernel
sudo vim sys.c

在末尾加入函数声明：(不要有中文字符)

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SYSCALL_DEFINE0(hello_system){
    printk("Hello,system! Hello world!");
    return 1;
}

第5步 编译并安装此内核

在此之前，需要先安装一些工具：

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sudo apt-get install build-essential libncurses5-dev
sudo apt-get install git fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils libssl-dev bc flex libelf-dev bison dwarves

前往linux-6-5目录：

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cd /usr/src/linux-6.5

清理配置文件、编译残留

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sudo make mrproper

配置内核

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sudo make clean
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sudo make menuconfig




要做的事：

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# 禁用模块签名验证
sudo sed -i 's/CONFIG_MODULE_SIG=y/CONFIG_MODULE_SIG=n/' .config

# 清空证书路径
sudo sed -i 's/CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=.*/CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=""/' .config

# 禁用吊销列表功能
sudo sed -i 's/CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS=.*/CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS=""/' .config

# 可选：禁用模块签名吊销检查
sudo sed -i 's/CONFIG_MODULE_SIG_ALL=y/CONFIG_MODULE_SIG_ALL=n/' .config

# 重新编译
sudo make clean

编译内核

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sudo make ARCH=x86_64 bzImage -j4
sudo make ARCH=x86_64 modules -j4

安装内核模块

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sudo make ARCH=x86_64 modules_install

安装内核

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sudo make ARCH=x86_64 install

重启系统

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sudo reboot

重启后换核

验证新内核

UUID问题

查看根分区的UUID

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sudo blkid
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/dev/sda3: UUID="ae8373b2-5980-4cca-a4f3-bb7630f25b9a" BLOCK_SIZE="4096" TYPE="ext4" PARTUUID="c33c455f-21b4-4fff-a7c2-2cff5b5e4e1c"

mount命令确认挂载情况

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mount | grep " on / "

拿到正确的根分区UUID

检查并修改/etc/fstab

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sudo vim /etc/fstab

列出所有已安装的内核映像及其版本号

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dpkg --list | grep linux-image

列出所有已安装的内核版本

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ls /boot/vmlinuz*
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sudo update-initramfs -c -k 6.5.0NewKernel
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sudo update-grub

sudo reboot

编写测试程序调用系统调用

找一个目录编写测试程序：

testSyscall.c

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#include<linux/kernel.h>
#include<sys/syscall.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	long res = 0;
	res = syscall(548);
	printf("The syscall returned %ld\n", res);
	if(res == 1)
	{
		printf("A successful system call!\n");
	}
	return 0;
}

运行结果：

对测试程序跟踪调试

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strace testSyscall
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strace -e hello_system testSyscall

[!tip] 心得体会：
本次OS实验的编程并不复杂，困难的地方在于对于初次接触系统内核的我们来说，整个下载、编写、配置、编译、安装的过程非常繁琐，其中配置、编译、安装过程有着许多细节，很容易有报错，需要的是能耐着性子把它们一一解决，通过对操作系统内核源码的手动编写和编译安装，我对操作系统的内核和系统调用的认识从陌生变得熟悉，更加深刻得了解了操作系统的工作原理。

OS实验一
http://example.com/2025/03/01/OS实验一/
作者
yvyvSunlight
发布于
2025年3月1日
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