实验报告

实验目的

• 建立对系统调用接口的深入认识；
• 掌握系统调用的基本过程；
• 能完成系统调用的全面控制；
• 为后续实验做准备。

实验内容和结果

此次实验的基本内容是：在 Linux 0.11 上添加两个系统调用，并编写两个简单的应用程序测试它们。

（1）iam()
第一个系统调用是 iam()，其原型为：

int iam(const char * name);
copy

完成的功能是将字符串参数 name 的内容拷贝到内核中保存下来。要求 name 的长度不能超过 23 个字符。返回值是拷贝的字符数。如果 name 的字符个数超过了 23，则返回 “-1”，并置 errno 为 EINVAL。
在 kernal/who.c 中实现此系统调用。

（2）whoami()
第二个系统调用是 whoami()，其原型为：

int whoami(char* name, unsigned int size);
copy

它将内核中由 iam() 保存的名字拷贝到 name 指向的用户地址空间中，同时确保不会对 name 越界访存（name 的大小由 size 说明）。返回值是拷贝的字符数。如果 size 小于需要的空间，则返回“-1”，并置 errno 为 EINVAL。
也是在 kernal/who.c 中实现。

（3）测试程序
运行添加过新系统调用的 Linux 0.11，在其环境下编写两个测试程序 iam.c 和 whoami.c。最终的运行结果是：

$ ./iam lizhijun
$ ./whoami
lizhijun 
copy

首先将环境复原

然后将iam和whoami添加到系统调用函数里

在/include/unistd.h加上iam和whoami的系统调用号，并将kernel/system_call.s里的nr_system_calls改为74

再在include/linux/sys.h里是sys_call_table[]末尾添加iam和whoami的函数名，并添加它们的声明

接下来是实现iam和whoami这两个函数

在kernel文件夹里创建who.c文件，实现whoami()和iam()函数

who.c具体代码如下

#include <errno.h>                   
#include <asm/segment.h>

char buf[24];

int sys_iam(const char *name)
{
    int count;
    int i;
    char temp[24];

    for (count = 0; count < 24; count++)
    {
        temp[count] = get_fs_byte(name + count);
        if (temp[count] == '\0')
            break;
    }
    if (count == 24)
        return -EINVAL;
    for (i = 0; i <= count; i++)
        buf[i] = temp[i];
    return count;
}

int sys_whoami(char *name, unsigned int size)
{
    int count = 0;
    int i = 0;
    while (buf[count] != '\0')
        count++;
    if (size < count)
        return -EINVAL;
    while (i < count)
    {
        put_fs_byte(buf[i], &name[i]);
        i++;
    }
    return count;

}
copy

然后修改kernel/Makefile文件，添加who.o的声明和生成who.s和who.o依赖，再make all编译内核

然后在挂载的镜像中修改/include/unistd.h，并添加上iam.c和whoami.c的测试文件

测试文件iam.c的具体代码如下

#define __LIBRARY__
#include <unistd.h>

_syscall1(int, iam, const char*, name)

int main(int argc, char *argv[])
{
    iam(argv[1]);
    return 0;
}
copy

测试文件whoami.c的具体代码如下

#define __LIBRARY__
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

_syscall2(int, whoami, char *, name, unsigned int, size)

int main()
{
    char arr[24];
    whoami(arr, 24);
    printf("%s", arr);

    return 0;
}
copy

卸掉挂载镜像，再./run，在Bochs运行内核，编译之后，运行测试结果如下

最后将testlab2.c和testlab2.sh都复制到挂载的镜像下面，再卸载镜像，再次在Bochs运行内核

编译之后，运行结果如下

从 Linux 0.11 现在的机制看，它的系统调用最多能传递几个参数？你能想出办法来扩大这个限制吗？
Linux-0.11的系统调用通过寄存器ebx、ecx、edx传递参数，最多能传递3个参数。
可以通过利用堆栈传递参数来增加传递参数的个数。

用文字简要描述向 Linux 0.11 添加一个系统调用 foo() 的步骤。
先在/include/unistd.h中定义__NR_foo，然后将/kernel/system_call.s里的nr_system_calls增加1，之后在include/linux/sys.h里是sys_call_table[]末尾添加foo的函数名，并添加它的声明，然后添加/kernel/foo.c文件，实现foo()函数，最后修改/kernel/Makefile文件，添加foo.o的声明和生成foo.s和foo.o依赖。

总结

本次实验学习了系统调用相关知识，尝试实现了系统调用函数，对数据是怎样在用户态和核心态之间传输有了更深的理解。