給linux新增系統呼叫從源頭說起

給linux新增系統呼叫，網上一搜一大堆，我很久之前也試圖新增過並且按照網上的教程一步一步做，但是都沒有成功過，因為網上的教程大體都是乙個樣子，乙份創造多分副本，照著做也不明白為什麼，而且linux核心版本從2.6跨越到3.x之後的目錄結構的差異也比較大，同一種方法在另乙個核心中不見得就能夠行得通。本文講解的核心採用的linux2.6.32.63版本。

本文試圖從系統呼叫的概念入手，然後再來新增系統呼叫。理解了這個原理遠比照著教程做出效果來卻不知其所以然更重要。

linux通過int 0x80指令產生中斷，核心會查詢中斷向量表來執行相應的中斷函式。在中斷函式中核心通過查詢函式指標陣列，取出下標為%eax的指標元素並執行，這就是系統呼叫的主要步驟。

int 0x80是一條彙編指令，通常用在內聯彙編中，如(參見《程式設計師的自我修養》第四章：最小的程式)：

char *str = "hello world!\n"; asm( "movl $13, %%edx \n\t" "movl %0, %%ecx \n\t" "movl $1, %%ebx \n\t" "movl $4, %%eax \n\t" "int $0x80 \n\t" ::"r"(str): "edx", "ecx", "ebx");

上面的**實現了write的系統呼叫，當執行到int 0x80的時候產生中斷，中斷函式執行4號系統呼叫，在32位系統上該函式為sys_write()，它有三個引數，分別是%ebx、%ecx、%edx，它們的值是1、str、13，這樣核心執行的函式就是sys_write(1, str, 13)。即向標準輸出檔案寫str，執行後我們會在螢幕上面看到"hello world"的字樣。

這樣看來是不是很簡單？

x86的中斷向量表在linux原始碼的arch/x86/kernel/traps.c裡可見一部分，函式trap_init()用於初始化中斷向量表，在它的末尾可以看到:

函式set_system_trap_gate用於設定某個中斷號上的處理程式，在該函式中還有其他幾種設定方式，這些方式適用範圍也不一樣，這裡我們關心的是syscall_vector和system_call這兩個符號。在arch/x86/include/asm/irq_vectors.h中可以找到:

可以知道0x80號中斷執行的函式就是system_call,在arch/x86/kernel/entry_64.s我找到了該函式的入口(32位路徑為arch/x86kernel/entry_32.s):

可以看到截圖倒數第二行:call *sys_call_table(,%rax,8) 這條指令的意思就是call *(sys_call_table+8*%rax)。sys_call_table是乙個函式指標陣列，每個指標佔8位，取其中第%rax個指標並執行。這就是我們使用者態所謂的中斷呼叫號，上例中我們的中斷呼叫號是4，在32位系統上是sys_write的系統呼叫。

sys_call_table陣列定義在檔案arch/x86/kernel/syscall_64.c中，其定義如下:

很明顯這是個指標陣列，它的賦值方式很特別，舉個例子:

type_t array[arraysize + 1] = ;

結果中的0和1元素會被覆蓋，其他的元素都是element。這樣的語法在c++是不支援的。我們看看#include 裡面有什麼:

將上圖中的巨集展開後得到和上例形式相同的陣列,這兩張圖裡面用到了很多的巨集定義，讀者可以留心觀察一番。最終sys_call_table陣列就包含了該檔案所列舉的所有系統呼叫函式。細心的讀者肯定已經發現了這個陣列的大小__nr_systcall_max+1了，我們新增系統呼叫並不需要改動這個值，看看它的定義arch/x86/kernel/asm-offsets_64.c:

所以sys_call_table陣列的大小就是#include 裡面的函式的個數，如果需要新增自己的函式在這個標頭檔案新增即可。細心的讀者已經發現我上圖在末尾新增的自己的函式。到這裡基本上就大功告成了，讀者們可以理一理思路。

剩下的工作就是宣告並定義我們新增的函式。核心提供了乙個巨集定義來定義系統呼叫syscall_definex(),我們只需要是用這個巨集來定義自己的系統呼叫。定義的位置最好跟你的函式實現的功能關聯，比如你要實現檔案讀寫相關的功能那麼你可以定義在fs/open.c等檔案中,下面是我的定義fs/open.c:

系統呼叫的宣告在include/linux/syscalls.h:

編譯安裝核心(網上的方法很多可以參考網上的最後可以執行make modules_install install來完成自動安裝)。

安裝完畢！

測試使用者態程式:

成功新增，讀者可以在此基礎上新增更多的功能。

給linux新增系統呼叫從源頭說起

linux 新增系統呼叫

Linux新增系統呼叫

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給linux新增系統呼叫 從源頭說起

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Linux新增系統呼叫

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