1. 寫在前面
?系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給用戶程序調(diào)用的一組“特殊”接口茎匠。通過這組“特殊”接口举户，用戶程序可以獲得操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的服務(wù)弛针，如文件系統(tǒng)相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用提供的打開文件统抬、關(guān)閉文件或讀寫文件服務(wù)冀宴，時鐘相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用提供的獲取系統(tǒng)時間灭贷、設(shè)置系統(tǒng)時間服務(wù)等。
?從邏輯上來說略贮，系統(tǒng)調(diào)用可被看成是一個內(nèi)核與用戶空間程序交互的接口——好比一個中間人甚疟，把用戶進(jìn)程的請求傳達(dá)給內(nèi)核，待內(nèi)核把請求處理完畢后再將處理結(jié)果送回給用戶進(jìn)程逃延。
一個系統(tǒng)調(diào)用的典型調(diào)用過程如下圖所示.
系統(tǒng)調(diào)用的作用：
?系統(tǒng)服務(wù)之所以需要通過系統(tǒng)調(diào)用提供給用戶空間览妖，其根本原因是為了對系統(tǒng)進(jìn)行“保護(hù)”。我們知道操作系統(tǒng)的運行空間分為內(nèi)核空間與用戶空間揽祥，它們各自運行在不同的級別中讽膏，邏輯上相互隔離，故用戶進(jìn)程在通常情況下不允許訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)拄丰、不允許使用內(nèi)核函數(shù)府树，它們只能在用戶空間操作用戶數(shù)據(jù)，調(diào)用用戶空間的函數(shù)料按。但是很多情況下奄侠，用戶進(jìn)程需要獲得系統(tǒng)服務(wù)（調(diào)用系統(tǒng)程序），這時就必須利用系統(tǒng)提供給用戶的“特殊”接口——系統(tǒng)調(diào)用载矿，其特殊性在于規(guī)定了用戶進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)核的具體位置垄潮，即用戶訪問內(nèi)核的路徑是事先規(guī)定好的，只能從規(guī)定位置進(jìn)入內(nèi)核闷盔，而不準(zhǔn)許肆意跳入內(nèi)核弯洗。有了上述陷入內(nèi)核的統(tǒng)一訪問路徑限制，才能有效保證系統(tǒng)內(nèi)核的安全逢勾。我們可以形象地描述上述機(jī)制：作為一個游客牡整，你可以買票要求進(jìn)入野生動物園，但你必須老老實實的坐在觀光車上敏沉，按照規(guī)定的路線觀光游覽果正。當(dāng)然炎码，不準(zhǔn)下車，因為那樣太危險秋泳，不是讓你丟掉小命潦闲，就是讓你嚇壞了野生動物。
?在前述文章“Linux-3.10.1內(nèi)核的編譯和安裝”（詳見http://www.lingyuecloud.com/Index/details/id/58.html）中迫皱，我們知道利用Linux內(nèi)核的開源特性歉闰，可以對Linux系統(tǒng)進(jìn)行定制化開發(fā)、編譯和安裝卓起。例如和敬，通過修改Linux內(nèi)核源碼，我們定制化開發(fā)了一個新功能戏阅，那么如何在應(yīng)用程序中使用這個新功能呢昼弟？為此，我們還需要為“應(yīng)用程序”與“內(nèi)核中新增的新功能”建立橋梁——即一個能夠連接兩者的系統(tǒng)調(diào)用奕筐。
?假設(shè)我們已經(jīng)獲得了Linux-3.10.1的源碼包linux-3.10.1.tar.bz2舱痘，解壓該源碼包后得到linux-3.10.1文件夾，并切換到該文件夾下（如何獲取包linux-3.10.1.tar.bz2离赫？如何解壓芭逝？請詳見http://www.lingyuecloud.com/Index/details/id/58.html——“Linux-3.10.1內(nèi)核的編譯和安裝”）。接下來，靈躍桌面云將以Linux-3.10.1內(nèi)核為例，詳細(xì)描述為內(nèi)核添加一個新的系統(tǒng)調(diào)用的過程经伙，下述所有操作都在linux-3.10.1目錄下進(jìn)行。
2. 環(huán)境說明
注：在下述描述中胖翰，涉及在服務(wù)器Ubuntu 12.04操作系統(tǒng)環(huán)境上的所有操作，均以root身份登錄并執(zhí)行切厘。
3. 為Linux-3.10.1內(nèi)核添加一個系統(tǒng)調(diào)用
3.1 系統(tǒng)調(diào)用號
?Linux系統(tǒng)調(diào)用號的作用是在系統(tǒng)調(diào)用過程中泡态，將其數(shù)值作為下標(biāo)的在系統(tǒng)調(diào)用表中進(jìn)行索引，從而得到處理該系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)的地址迂卢。
?每個系統(tǒng)調(diào)用都有一個唯一的系統(tǒng)調(diào)用號，應(yīng)用程序可以通過系統(tǒng)調(diào)用號調(diào)用指定的系統(tǒng)調(diào)用桐汤。
3.2 系統(tǒng)調(diào)用表
?與Windows系統(tǒng)中的SSDT(System Services Descriptor Table)的作用一樣而克，Linux系統(tǒng)調(diào)用表保留著處理各個系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)的入口地址；其實際上是一個二維的指針數(shù)組[X][Y]怔毛，X代表系統(tǒng)調(diào)用號员萍，Y代表系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的入口地址。
3.3 添加系統(tǒng)調(diào)用lingyuecloudsyscall
- 添加自定義的系統(tǒng)調(diào)用源代碼
在“l(fā)inux-3.10.1/kernel”目錄下的sys.c文件中添加自定義的系統(tǒng)調(diào)用lingyuecloudsyscall的實現(xiàn)函數(shù)拣度。
打開sys.c文件碎绎，添加以下示例代碼：
#vim kernel/sys.c
|
- 修改系統(tǒng)調(diào)用表
系統(tǒng)調(diào)用表文件在“l(fā)inux-3.10.1/arch/x86/syscalls”目錄下的syscall_64.tbl文件中螃壤。
打開syscall_64.tbl，添加新的系統(tǒng)調(diào)用指針筋帖，如下所示：
#vim arch/x86/syscalls/syscall_64.tbl
如下圖所示：
其中奸晴，314為lingyuecloudsyscall的系統(tǒng)調(diào)用號，應(yīng)用程序可通過此調(diào)用號調(diào)用lingyuecloudsyscall系統(tǒng)調(diào)用日麸，也可以使用其它的系統(tǒng)調(diào)用號寄啼，但注意不能與已有的系統(tǒng)調(diào)用號重復(fù)。64表示適配于64位系統(tǒng)內(nèi)核環(huán)境代箭，相關(guān)描述詳情可查閱https://en.wikipedia.org/wiki/X32_ABI墩划。
- 添加系統(tǒng)調(diào)用lingyuecloudsyscall的函數(shù)聲明
在“l(fā)inux-3.10.1/include/linux/”目錄下的syscalls.h文件中添加函數(shù)聲明。
打開syscalls.h嗡综，在倒數(shù)第二行添加下面內(nèi)容：
#vim include/linux/syscalls.h
asmlinkage long sys_lingyuecloudsyscall(int num);
如下圖所示：
- 重新編譯
- 內(nèi)核
編譯過程詳見http://www.lingyuecloud.com/Index/details/id/58.html——“Linux-3.10.1內(nèi)核的編譯和安裝”乙帮。 - 測試系統(tǒng)調(diào)用
編寫測試程序lingyuecloud_test.c：
編譯測試程序：
gcc -o lingyuecloud lingyuecloud_test.c
測試結(jié)果如下圖所示：
如果能夠看到上述結(jié)果，表示你的第一個自定義系統(tǒng)調(diào)用已經(jīng)添加成功极景。
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