Linux核心程式設計實戰經驗談(轉)

Linux核心程式設計實戰經驗談(轉)[@more@]

藍森林 2001年6月16日 18:09

作 者： 李豔彬

當前，在國產自主版權的作業系統這面大旗的倡導下，IT界掀起了一浪高過一浪的Linux程式設計熱潮。Linux以其原始碼開放、配置靈活等不可多得的優越性吸引著越來越多的程式設計愛好者深入Linux的核心開發。筆者近來實踐過一個Linux的實時化改造課題任務，積累了一點Linux核心程式設計的實戰經驗，在這裡想就編譯核心、增加系統呼叫等方面的問題和感興趣的愛好者共做切磋。

編譯核心

在Linux程式設計的實踐中，經常會遇到編譯核心的問題。為什麼要編譯核心呢？其一，可以定製核心模組。Linux引入了“動態載入模組”的概念，使使用者可以把驅動程式以及非必要的核心功能程式碼編譯成“模組”，由系統在需要時動態載入，不需要時自動解除安裝，從而提高了系統的效率和靈活性。其二，可以定製系統功能。當新增某種裝置時、增加系統功能時、系統暴露出缺陷需要打“補丁”時，當新版核心出現準備用來升級時，編譯核心是不可避免的。而且，編譯核心正是Linux獨有的“系統級DIY”的魅力所在！

好，現在就讓我們一起開始——編譯核心！

（1）安裝原始碼

首先要確定自己Linux系統是否已安裝了核心原始碼：

# rpm -q kernel-source

kernel_source-2.2.5-16

如果證實沒有安裝，則需要找來安裝盤或從網上下載kernel-source-2.2.5-15.i386.rpm並安裝：

# rpm -Uhv kernel-source-2.2.5-15.i386.rpm

如果是升級到新版本，則需要找來升級包（linux-2.2.16.tar.gz），自己解壓安裝：

# cd /usr/src

進入原始碼目錄。

# rm -rf linux

刪除以前的連結。

# tar xzvf linux-2.2.16.tar.gz

解壓升級包。

# ln -s linux-2.2.16 linux

重建目錄連結。

（2）配置核心

進入核心原始碼所在目錄：

# cd /usr/src/linux

先清除多餘的（一般是以前編譯生成的）檔案：

# make mrproper

開始配置核心（如果對各選項不是很熟悉的話，建議按Enter鍵）：

# make config

（3）編譯核心

清除以前生成的目標檔案及其他檔案：

# make clean

理順各檔案之間的依存關係：

# make dep

編譯壓縮的核心：

# make bzImage

編譯模組：

# make modules-install

（4）裝新核心

將新核心檔案複製到用於存放啟動檔案的 /boot目錄：

# cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.new

# cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz.new

進入啟動目錄：

# cd /boot

給新核心建立連結：

# rm System.map

# ln -s System.new System.map

# rm vmlinuz

# ln -s vmlinuz.new vmlinuz

編輯LILO的配置檔案/etc/lilo.conf ，使LILO能啟動新核心：

# vi /etc/lilo.conf

在檔案末加入以下部分：（後兩行內容要與舊核心相應行保持一致）

image=/boot/vmlinuz.new

lable=new

root=/dev/hda3

read-only

重寫LILO的啟動扇區，使改動生效：

# lilo

（5）重啟系統

# reboot

當重啟後出現 lilo: 提示時輸入新核心的標號（按TAB鍵可顯示所有的標號）：

lilo: new

OK！！boot new......

.....

一切執行正常，新核心引導成功！

以上步驟在pentium Ⅲ/64M/20G、Red Hat Linux 6.0（2.2.5-15）機上測試透過。

增加系統呼叫

在實際程式設計中，尤其是當我們需要增加或完善系統功能的時候，我們經常會用到系統呼叫函式。系統呼叫函式通常由使用者程式在使用者態下呼叫，核心透過system_call 函式響應系統呼叫產生的軟中斷，在正確訪問核心棧、系統呼叫開關表之後陷入到作業系統核心中進行處理。

系統呼叫是使用者程式由使用者態切換到核心態的一種常見方式。利用編寫系統呼叫函式來直接呼叫了部分作業系統核心程式碼，也是Linux核心程式設計者必修之功。下面筆者以在Linux中建立一個名為print_info的系統呼叫函式為例，來說明如何為核心增加系統呼叫。

需要以下幾個基本步驟：

1、編寫系統呼叫函式

編輯sys.c檔案：

# cd /usr/src/linux/kernel

# vi sys.c

在檔案的最後增加一個系統呼叫函式：

asmlinkage int sys_print_info(int testflag)

{

printk(" Its my syscall function!n");

return 0;

}

該函式有一個int型入口引數testflag,並返回整數0。

2、修改與系統呼叫號相關的檔案

編輯入口表檔案：

# cd /usr/src/linux/arch/i386/kernel

# vi entry.S

把函式的入口地址加到sys_call_table表中：

arch/i386/kernel/entry.S中的最後幾行原始碼修改前為：

......

.long SYMBOL_NAME(sys_sendfile)

.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */

.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */

.long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */

rept NR_syscalls-190

.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)

.endr

修改後為：

......

.long SYMBOL_NAME(sys_sendfile)

.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */

.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */

.long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */

.long SYMBOL_NAME(sys_print_info) /* added by I */

.rept NR_syscalls-191

.endr

修改相應的標頭檔案：

# cd /usr/src/linux/include/asm

# vi unistd.h

把增加的sys_call_table表項所對應的向量，在include/asm/unistd.h中進行必要申明，以供使用者程式和其他系統程式查詢或呼叫。

#define __NR_putpmsg 189

#define __NR_vfork 190

#define __NR_print_info 191 /* added by I */

3、編譯核心，再重啟動

4、測試

編寫使用者測試程式（test.c）：

# vi test.c

#include

#include

extern int errno;

_syscall1(int,print_info,int,testflag)

main()

{

int i;

i= print_info(0);

if(i==0)

printf("i=%d , syscall success!n",i);

}

如果要在使用者程式中使用系統呼叫函式，那麼在主函式main前必須申明呼叫_syscall，其中1 表示該系統呼叫只有一個入口引數，第一個int 表示系統呼叫的返回值為整型，print_info為系統呼叫函式名，第二個int 表示入口引數的型別為整型，testflag為入口引數名。

編譯測試程式：

# gcc -o test test.c

執行測試程式：

# ./test

Its my syscall function!

i=0, syscall success!

ok!!!增加系統呼叫函式成功！

以上步驟在pentium Ⅲ/64M/20G、Red Hat Linux 6.0（2.2.5-15）機上測試透過。

摘自：