Linux内核实践：新增系统调用打印所有进程信息

"这篇文档介绍了如何在Linux内核中添加一个新的系统调用来打印所有进程的信息。实验内容涉及修改内核源代码，增加系统调用接口，更新系统调用表，并编译安装新内核以测试新功能。实验原理部分解释了系统调用的本质和作用，以及内核如何通过task_struct结构体管理进程信息。" 在Linux系统中，系统调用是用户程序与内核交互的关键机制。系统调用提供了安全的方式，允许用户态程序请求内核服务，如文件操作、时间管理等，而不会破坏内核的稳定性。在逻辑上，系统调用扮演着用户进程和内核之间的桥梁角色，接收用户请求，执行相应的内核操作，然后返回结果给用户进程。 当一个用户进程执行系统调用时，它会通过特定的陷阱指令（trap instruction）从用户态切换到内核态。这个过程确保了只有经过验证和授权的入口点可以进入内核，从而保护了内核空间不受非法访问。在Linux内，每个系统调用都有其对应的编号，这个编号在系统调用表中被映射到相应的内核函数，实现特定的服务。 在内核中，进程的状态和信息由`task_struct`结构体维护。这个结构体非常庞大，包含了如进程ID（PID）、优先级、状态（如运行、睡眠等）、内存管理结构指针、上下文信息（如栈指针）以及关于进程家族关系的数据。例如，`state`字段表示进程当前的状态，`prio`和`static_prio`用于调度算法计算进程的优先级，而`tasks`是一个链表，连接着所有正在运行或等待运行的进程。 实验内容要求学生添加一个新的系统调用，该调用应遍历所有`task_struct`结构体，提取并打印出进程的基本信息，如PID和进程名称。这涉及到对内核源码的修改，包括在`syscalls.h`中定义新系统调用，更新`sys_call_table`以包含新调用的函数指针，以及实现实际的函数来获取和打印进程信息。完成这些修改后，需要重新编译内核并在目标系统上安装，以测试新添加的系统调用功能。 通过这个实验，学生不仅能够理解系统调用的工作原理，还能深入学习Linux内核的进程管理和内核态的编程实践，这对于理解和开发操作系统内核是非常有价值的。