哈工大《操作系统》实验2

2014级本科《操作系统》实验报告（实验2）学生姓名曾帅学号1143710412院系软件学院任课教师范国祥实验TAXXX实验地点软件学院三楼实验室实验时间2016年05月19日星期四实验题目系统接口实验学时2学时实验目的：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。实验内容及要求：在Linux0.11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）第一个系统调用是iam()，其原型为：intiam(constchar*name);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kernel/who.c中实现此系统调用。（2）第二个系统调用是whoami()，其原型为：intwhoami(char*name,unsignedintsize);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。在kernel/who.c中实现。（3）测试程序：运行添加过新系统调用的Linux0.11，在其环境下编写两个测试程序iam.c和whoami.c。最终的运行结果例子：$./iamabcdefg$./whoamiabcdefg实验过程描述、结果及思考：简要描述实验过程（含操作步骤及看到的结果），关键是向Linux0.11添加一个系统调用xxxx()的步骤。（1）修改oslab/linux-0.11/include/linux/sys.h根据Linux调用系统调用的过程，需要把iam()与whoami()两个函数加到全局变量，和中断函数表中就可以了，中断被调用的时候，先查找中断向量表，找到相应的函数名，调用其函数。分别添加声明到最下面和数组中externintsys_ssetmask();externintsys_setreuid();externintsys_setregid();externintsys_iam();externintsys_whoami();fn_ptrsys_call_table[]={sys_setup,sys_exit,sys_fork,sys_read,sys_write,sys_open,sys_close,sys_waitpid,sys_creat,sys_link,sys_unlink,sys_execve,sys_chdir,sys_time,sys_mknod,sys_chmod,sys_chown,sys_break,sys_stat,sys_lseek,sys_getpid,sys_mount,sys_umount,sys_setuid,sys_getuid,sys_stime,sys_ptrace,sys_alarm,sys_fstat,sys_pause,sys_utime,sys_stty,sys_gtty,sys_access,sys_nice,sys_ftime,sys_sync,sys_kill,sys_rename,sys_mkdir,sys_rmdir,sys_dup,sys_pipe,sys_times,sys_prof,sys_brk,sys_setgid,sys_getgid,sys_signal,sys_geteuid,sys_getegid,sys_acct,sys_phys,sys_lock,sys_ioctl,sys_fcntl,sys_mpx,sys_setpgid,sys_ulimit,sys_uname,sys_umask,sys_chroot,sys_ustat,sys_dup2,sys_getppid,sys_getpgrp,sys_setsid,sys_sigaction,sys_sgetmask,sys_ssetmask,sys_setreuid,sys_setregid,sys_iam,sys_whoami};（2）linux-0.11/kernel/system_call.s需要把nr_system_calls由72改为74表示了中断函数的个数。#offsetswithinsigactionsa_handler=0sa_mask=4sa_flags=8sa_restorer=12nr_system_calls=74（3）修改linux-0.11/include/unistd.h需要把两个自定义函数的宏定义在这里，修改后为#define__NR_setregid71#define__NR_iam72#define__NR_whoami73（4）修改Makefile要想让我们添加的kernel/who.c可以和其它Linux代码编译链接到一起，必须要修改Makefile文件。Makefile里记录的是所有源程序文件的编译、链接规则，《注释》3.6节有简略介绍。我们之所以简单地运行make就可以编译整个代码树，是因为make完全按照Makefile里的指示工作。Makefile在代码树中有很多，分别负责不同模块的编译工作。我们要修改的是kernel/Makefile。需要修改两处。一处是：OBJS=sched.osystem_call.otraps.oasm.ofork.o\panic.oprintk.ovsprintf.osys.oexit.o\signal.omktime.o改为：OBJS=sched.osystem_call.otraps.oasm.ofork.o\panic.oprintk.ovsprintf.osys.oexit.o\signal.omktime.owho.o另一处：###Dependencies:exit.sexit.o:exit.c../include/errno.h../include/signal.h\../include/sys/types.h../include/sys/wait.h../include/linux/sched.h\../include/linux/head.h../include/linux/fs.h../include/linux/mm.h\../include/linux/kernel.h../include/linux/tty.h../include/termios.h\../include/asm/segment.h改为：###Dependencies:who.swho.o:who.c../include/linux/kernel.h../include/unistd.hexit.sexit.o:exit.c../include/errno.h../include/signal.h\../include/sys/types.h../include/sys/wait.h../include/linux/sched.h\../include/linux/head.h../include/linux/fs.h../include/linux/mm.h\../include/linux/kernel.h../include/linux/tty.h../include/termios.h\../include/asm/segment.h（5）进入编写环节先编写who.c,who.c放到linux-0.11/kernel目录下,在linux-0.11目录执行makeall命令，who.c被编译到内核中①who.c#define__LIBRARY__#includeunistd.h#includeerrno.h#includeasm/segment.h#includestring.hcharusername[64]={0};intsys_iam(constchar*name){inti=0;while(get_fs_byte(&name[i])!='\0')i++;if(i23)return-EINVAL;i=0;while(1){username[i]=get_fs_byte(&name[i]);if(username[i]=='\0')break;i++;}returni;}intsys_whoami(char*name,unsignedintsize){inti,len;len=strlen(username);if(sizelen)return-1;i=0;while(ilen){put_fs_byte(username[i],&name[i]);i++;}returni;}②iam.c#define__LIBRARY__#includeunistd.h#includeerrno.h#includestdio.h_syscall1(int,iam,constchar*,name)intmain(intargc,char*argv[]){iam(argv[1]);return0;}③whoami.c#define__LIBRARY__#includeunistd.h#includestdlib.h#includestdio.h_syscall2(int,whoami,char*,name,unsignedint,size);intmain(intargc,char*argv[]){char*username;username=(char*)malloc(sizeof(char)*128);whoami(username,128);printf(%s\n,username);free(username);return0;}（6）将hdc挂载，把写好的unistd.h、whoami.c、iam.c放入oslab/hdc/usr/root文件夹中，再运行run，进入linux0.11，编译whoami.c、iam.c，gcc-oiamiam.c–Wall，gcc-owhoamiwhoami.c-Wall运行并输入参数，检查是否正确，运行正确，实验成功。问题回答：Linux0.11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？答：Linux0.11内核中用户程序能够向内核最多直接传递三个参数，当然也可以不带参数。为了方便执行，内核源代码在include/unistd文件中定义了宏函数_syscalln(),其中n代表携带的参数个数，可以分别0至3。因此最多可以直接传递3个参数。如果需要传递多个参数，大块数据给内核，则可以传递这块数据的指针值。例如系统调用intread(intfd,charbuf,intn)在其宏形式_syscall3(int,read,int,fd,char,buf,int,n)，对于include/unistd中给出的每个系统调用宏，都有2+2*n个参数。其中第一个参数对应系统调用返回值的类型；第2个参数是系统调用的名称；随后是系统调用所携带参数的类型和名称。