Linux系统调用实验：函数转换与参数传递解析

"实验一系统功能调用实验" 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方式，允许程序执行只有内核权限才能完成的任务，如创建进程、管理文件等。本实验主要关注Linux系统调用的基本原理和实际操作步骤。 **一、系统调用基本原理** 1. **函数名称转换**: 在用户空间，程序员通常使用像`fork()`这样的C库函数来发起系统调用。这些函数在内部会将调用转换为对应的系统调用号。例如，`fork()`对应的是系统调用号，而非具体的内核函数名。系统调用号是通过特定的方式传递给内核的，比如在x86架构上，这个号码会被放入eax寄存器。 2. **参数传递**: 系统调用的参数通常在调用前被放置在特定的寄存器或堆栈中，以便内核在接收到系统调用号后能获取这些参数。在x86架构上，其他参数可能存储在ebx、ecx、edx、esi、edi和ebp寄存器中，具体取决于系统调用的定义。 **二、响应函数与系统调用表** 1. **响应函数**: 每个系统调用都有一个对应的内核函数，如`sys_fork()`对应`fork()`调用。这些函数以`sys_`开头，负责执行实际的操作。例如，当系统调用`fork()`发生时，内核会找到并执行`sys_fork()`。 2. **系统调用表与系统调用号**: 在Linux内核中，所有的系统调用都被组织成一个表（如`sys_call_table`），其中每个表项都指向一个响应函数。系统调用号作为数组的下标，用于在表中定位对应的处理函数。在头文件`unistd_32.h`中，每个系统调用都有一个唯一的编号。 **三、操作步骤** 1. **下载内核源代码**: 使用`apt-get install linux-source`命令下载内核源代码，解压缩后位于`/usr/src/`目录下。 2. **代码修改**: - 修改`kernel/sys.c`，添加自定义的系统调用函数。 - 更新`arch/x86/kernel/syscall_table_32.S`，在表中加入新系统的调用号。 - 更新`arch/x86/include/asm/unistd_32.h`，为新的系统调用添加编号定义。 3. **内核编译**: 安装必要的编译环境，然后执行一系列编译、链接命令以构建新的内核映像。 4. **安装新内核**: 编译完成后，需要将新内核安装到系统中，并可能需要更新GRUB配置，以使系统在启动时可以选择新的内核版本。 5. **测试系统调用**: 重启系统并加载新内核后，可以通过编写用户空间程序来调用新添加的系统调用，验证其功能是否正确实现。 通过这个实验，学生可以深入理解Linux系统调用的工作原理，以及如何在内核级别扩展系统功能。这不仅有助于提升对操作系统底层运作的认识，也为未来进行内核开发和调试奠定了基础。