Linux 内核新增系统调用

zstu 浙江理工大学操作系统课程设计任务A 新增系统调用

1、编写一个新系统调用的响应函数，函数的名称和功能由实验者自行定义。把新的系统调用函数嵌入到Linux内核中

2、编写应用程序以测试新的系统调用并输出测试结果

以 Debian 12 为例

1 下载并解压 Linux Kernel 源码

在 https://www.kernel.org/ 处下载，以 6.6.2 为例。

wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.6.2.tar.xz
tar -xvf linux-6.6.2.tar.xz
cd linux-6.6.2

2 添加系统调用函数

新增 kernel/hello.c 文件如下：

// kernel/hello.c

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/syscalls.h>

SYSCALL_DEFINE0(hello){
    printk(KERN_INFO "Hello, Linux 6.6.2\n");
    return 0;
}

SYSCALL_DEFINE0是一个宏，用于定义一个不接受任何参数的系统调用。这个宏处理系统调用的名称和参数数量。在这个例子中，hello是系统调用的名称。数字0表示这个系统调用不接受任何参数。

printk是内核中的一个函数，用于输出日志信息。KERN_INFO是日志级别，表示这条信息是一条普通的信息性消息。"Hello, Linux 6.6.2\n"则是要输出到内核日志的实际消息。当这个系统调用被执行时，这条消息会被记录在内核日志中，可以用dmesg命令查看。

3 系统调用表中注册系统调用

对于 x86 架构，修改 arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl 文件

添加以下内容，注意代码序号，按序存放

# For x86_64
335     64      hello                   sys_hello

4 在系统调用头文件中声明

修改include/linux/syscalls.h，在最后一行#endif之前添加以下代码

// include/linux/syscalls.h

asmlinkage long sys_hello(void);

asmlinkage是一个宏，它用于告诉编译器该函数的参数不是通过寄存器传递的（这是C调用惯例的常见方式），而是通过系统调用的堆栈传递的。

这是因为用户空间程序通常通过syscall指令来进行系统调用，该指令将参数放在寄存器中，而系统调用服务例程（即系统调用的实际实现）需要从堆栈中获取这些参数。

5 在 kernel 目录下的 Makefile 中添加引用

修改 kernel/Makefile，更新代码如下

在 obj-y 的最后添加 hello.c

6 重新编译并安装内核

安装依赖

apt install dwarves build-essential libncurses-dev bison flex libssl-dev libelf-dev bc

构建之前确保你在 linux-6.6.2 目录下

编译内核需要很长的时间

make defconfig       # 使用默认配置
# make menuconfig    # 或者自选配置
make -j$(nproc)      # 编译内核
make modules_install # 安装内核模块
make install         # 安装内核

在编译内核后出现Kernel: arch/x86/boot/bzImage is ready (#1)表示成功

对于使用 grub 的机器，使用以下命令安装内核，然后重启系统

update-grub
reboot

重启后使用 uname -a 检查内核版本，如下表示成功

7 测试系统调用

编写 hello.c 程序

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

#define SYS_hello 335 // 使用你在syscall_64.tbl中设置的系统调用号

int main(){
    long int ret = syscall(SYS_hello);
    printf("System call returned %ld\n", ret);
    return 0;
}