Linux内核扩展：向操作系统添加自定义系统调用

"该文档是关于操作系统实验的指导材料，主要讲述如何在Linux内核中添加一个新的系统调用。实验旨在让学习者熟悉Linux操作系统，理解系统调用的工作原理，并掌握向内核添加新功能的方法。实验内容包括使用C或C++编译调试工具，编写并添加新的系统调用，编译、安装和配置新内核，以及测试新系统调用的功能。" 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。通过系统调用，用户可以请求内核执行特定任务，如文件操作、进程管理等。本实验旨在帮助学生深入理解这一机制。 首先，实验要求在虚拟机上安装Ubuntu 11.10操作系统，并确保具备C或C++的开发环境，这是为了能够编写和调试内核模块和应用程序。通过`sudo apt-get install build-essential gcc g++`命令可以安装必要的编译工具。 接下来，需要下载适合当前系统的Linux内核源代码。这可以通过`apt-get install linux-source`命令完成。下载后，将源代码解压到指定目录，并使用文本编辑器（例如gedit）打开`sys.c`文件，这里是为了添加新的系统调用函数。例如，在`sys_mycall`函数中实现自定义的功能，如打印一条消息。 增加系统调用的步骤还包括在内核头文件中声明新的系统调用，通常是在`include/linux/syscalls.h`中。然后，需要更新系统调用表，使其包含新增的系统调用号，这通常在`arch/$(ARCH)/kernel/syscall_$(ARCH).h`中完成。此外，还需更新`syscall_nr.h`以分配一个未使用的系统调用号。 编译内核是实验的关键部分，这涉及运行`make menuconfig`来配置内核，确保新系统调用被包含在内。然后执行`make`和`make modules_install`来编译和安装内核模块，最后使用`make install`将新内核安装到系统中。在某些情况下，可能还需要更新引导加载器配置，如GRUB，以引导新内核。 为了验证新系统调用的功能，需要编写一个用户空间的应用程序，调用这个系统调用并打印结果。这可以通过`int number = syscall(SYS_mycall, arg1, arg2, ...);`来实现，其中`SYS_mycall`是新系统调用的编号，`arg1, arg2, ...`是传递给系统调用的参数。 通过这个实验，学生不仅能了解Linux内核的结构，还能掌握实际操作中扩展内核功能的技能，这对于理解和定制操作系统具有重要意义。