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基于Linux操作系统的系统调用分析

第１０卷第６期　重庆科技学院学报（自然科学版）　２０ｏ８年１２月　基于Ｌｉｎｕｘ操作系统的系统调用分析　范恩魁陈亚军　（西华师范大学，南充６３７０００）　摘要：Ｌｉｎｕｘ操作系统具有源码的开放性和极强的稳定性等优点。基于Ｌｊｎｕｘ一２－４内核，分析了系统调用的实现原理　和过程，讨论了用户增加新的系统功能调用的实现方法。　关键词：系统调用；ＩＪｉｎｕｘ；内核　中图分类号：ＴＰ３ｌ６　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ６７３一ｌ９８０（２ｏｏ８）０６—０１２４—０３　系统调用是指操作系统内核提供给应用程序调　用的一系列函数ｆ也可称为一组特殊接口），功能十　分强大，应用程序通过这些函数来获得操作系统提　供的有关设备管理、进程控制、进程间通信等一系列　的功能，而不必了解系统的内部结构，从而起到减轻　用户负担、保护系统以及提高资源利用率的作用。　作为开源软件的代表，Ｌｉｎｕｘ操作系统以其源　码的开放性、极强的稳定性，适用于多种计算机平　台、且由全世界各地数以百计的程序员设计和维护，　最近数年得到了广泛的应用。它的系统调用不同于　其他操作系统：在给用户程序提供服务的同时，还对　内核安全提供了保障，使用户程序不能随意修改系　统调用。　文中分析了ＩＪｉｎｕｘ系统调用的具体过程．以及　在有Ｕｎｕｘ源代码的情况下，通过一个简单实例说　明如何添加适合用户自己的系统调用的方法。　１　Ｌｉｎｕｘ的系统调用分析　在Ｌｉｎｕｘ系统中．程序的运行空间分为内核空　间和用户空间ｆ常称的内核态和用户态，在用户空间　运行应用程序），它们分别运行在不同的级别上，在　逻辑上是相互隔离的。用户进程通常不允许访问内　核，当用户进程需要获得一定的系统服务ｆ调用内核　空间的程序）时，这时就须用到系统调用。系统调用　规定用户进程进入内核空间的具体位置。然后程序　运行空间从用户态进入内核态完成相关处理．处理　完后再返回到用户态。　Ｌｉｎｕｘ系统调用是作为一种异常类型实现的．　它通过执行相应的机器代码来产生异常信号，然后　自动将系统切换为内核态。并执行相应的处理程　序。用户态的程序可以通过两种不同的方式实现系　统调用：（１）执行ｉｎｔ￥０ｘ８０汇编语言指令，在Ｌｉｎｌｌ】（一　２．４及以前的版本中，这是从用户态切换到内核态　的唯一方式；（２）执行ｓｖｓｅｎｔｅｒ汇编指令，在Ｉｎｔｅｌ　ＰｅｎｔｉｕｍⅡ微处理器芯片中引入了这条指令，现仅　Ｌｉｎｕｘ一２．６版本中支持这条指令。系统调用完成后。　系统执行ｉｒｅｔ汇编指令或ｓｙｓｅｘｉｔ汇编指令（Ｌｉｎｕ）【一　２．６版本中支持１将系统返回到用户态，控制权还交　给用户进程。　因为支持进入或退出Ｌｉｎｕｘ内核的这两种方式　须满足如下条件：（１）内核必须既支持只使用ｉｎｔ　￥０）【８０指令的旧函数库．同时也支持使用ｓｖｓｅｎｔｅｒ指　令的新函数库；（２）使用ｓｖｓｅｎｔｅｒ指令的标准库必须　能处理仅支持ｉｎｔ￥０）（８０指令的旧内核；（３）内核和　标准库必须既能运行在不包含ｓｖｓｅｎｔｅｒ指令的旧处　理器上，也能运行在包含它的新处理器上。所以接下　来的分析都是基于Ｌｉｎｕｘ一２．４．２Ｏ版本进行。　１．１调用结构和函数　Ｌｉｎｕｘ的系统调用是一套Ｃ语言函数名的集　合，如ｗｒｉｔｅ０、叩ｅｎＯ、ｒｅａｄＯ等，共２５８个（Ｒｅｄ　Ｈａｔ　Ｌｉｎｕｘ一２．４．２０）。为了实现系统调用的功能，在Ｌｉｎｕ】【　内核定义了相关的数据结构和函数。　当产生系统调用时通过ｉｎｔ￥０】（８０指令进入系　统调用总入口（ｓｙｓｔｅｍ＿ｃａｌ１），在入口处保存寄存器当　收稿日期：２Ｊ００８—０８—１５　基金项目：四川省教育厅重大科研培育项目（０７ＺＺＯ３５）　作者简介：范恩魁（１９８３一），男，四川遂宁人，西华师范大学计算机学院硕士研究生，研究方向：嵌入式系统开发。　・１２４・

编译Linux2.6内核并添加一个系统调用

２０１　１年第４期　福建　电脑　１４９　编译　Ｌｉｎｕｘ２．６内　核并添加一个系统调用　张伟华．王海英。高静　（河南财经政法大学成功学院河南郑州４５１２００）　【摘　要】：本文以实例来详细描述了从准备一直到使用新内核的Ｌｉｎｕｘ２。６内核编译过程，然后介绍了　添加系统调用的实现步骤，最后给实验结果。　【关键词】：Ｌｉｎｕｘ，内核，编译内核，系统调用　引言　Ｌｉｎｕｘ【　１作为一个自由软件．在广大爱好者的支持　下．内核版本不断更新也不断增大。通过编译内核可以　轻易地对它进行修改．使我们能够根据自己的要求度　身定制一个更高效、更稳定的内核。　系统调用【２］是用户进程与系统之间的接口，它们在　内核中实现．其主要目的是使得用户可以使用操作系　统提供的操作底层设备的功能　用户程序肯定要操作　系统设备．没有系统调用，程序员就需要了解硬件细节　才能写出强大程序．这显然不利于将精力集中在解决　问题上　学习操作系统设计技术的有效方法就是读懂并修　改Ｌｉｎｕｘ的源代码．编译内核和添加系统调用就是比　较基础的内容．本文就以这两部分来展开：一是编译内　核．二是添加系统调用。　一、编译内核　１．到ｆｔｐ：／／ｆｔｐ．ｋｅｒｎｅ１．ｏｒｇ／ｐｕｂ／ｌｉｎｕｘ／ｋｅｍｅｌ／ｖ２．６／中找　到相关版本的压缩包ｌｉｎＵＸ一２．６．１５．１．ｔａｒ．ｂｚ２或ｌｉｎｕｘ一２．　６．１５．Ｉ．ｔａｒ．ｇｚ　２．首先ｃｐ命令或ｍｖ命令将压缩包放到，ｕｓｒ／ｓｒｃ／　ｒｅｄｈａｆｆＳＯＵＲＣＥＳ／下，解压缩包：ｔａｒ—ｊｘｖｆ　ｌｉｎｕｘ一２．６．１５．　１．ｔａｒ．ｂｚ２（对应于．ｂｚ２文件）或ｔａｒ—ｘｚｖｆ　ｌｉｎｕｘ一２．６．１５．１．　ｔａｒ．ｇｚ（对应于．ｔａｒ．ｇｚ（．ｔｇｚ）￣件）　３．在，ｕｓｒ／ｓｒｃ／ｒｅｄｈａｔ／ＳＯＵＲＣＥＳ／下得到解压后的文　件ｌｉｎｕｘ一２．６．１５．１．并设置路径：ｃｄ／ｕｓｄｓｒｃ／ｒｅｄｈａｆｆ　ＳＯＵＲＣＥＳ／１ｉｎｕｘ－２．６．１５．１．一定要保证路径正确，ｍａｋｅ　的有关命令一般在此目录下　４．ｍａｋｅ　ｍｒｐｒｏｐｅｒ．该命令确保目录下没有相关的　文件和编译设置．如果已经编译过ｌｉｎｕｘ内核，最好使　用本命令　５．ｍａｋｅ　ｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ，自己配置编译选项，建议保　留默认值，或者在当前ｌｉｎｕｘ一２．６．１５．１目录下使用叩／　ｕｓｒ／ｓｒｃ／ｋｅｍｅｌｓ？ｕｎａｍｅ—ｒ＇／．ｃｏｎｆｉｇ．ｃｏｎｆｉｇ将原来的配置　文件拷贝过来。　６．ｍａｋｅ　ｃｌ。ａｎ，删除不必要的模块和文件　７．ｍａｋｅ　ｂｚＩｍａｇｅ，编译内核并在／ｕｓｒ／ｓｒｃ／ｒｅｄｈａｆｆ　ＳＯＵＲＣＥＳ／ｌｉｎｕｘ一２．６．１５．１／ａｒｃｈ／ｉ３８６／ｂｏｏｔ目录下生成内　核程序文件ｂｚＩｍａｇｅ　８．ｍａｋｅ　ｍｏｄｕｌｅｓ．内核模块的编译　９．ｍａｋｅ　ｍｅｄｕｌｅｓ　ｉｎｓｔａｌ１．内核模块安装　１０．让新内核和旧内核都可以加载的配置的步骤：　ｍｙ．／ａｒｃｈ／ｉ３８６／ｂｏｏｔ／ｂｚｌｍａｇｅ／ｂｏｏｔ　ｍｖ．／Ｓｙｓｔｅｍ．ｍａｐ／ｂｏｏｔ　ｍｖ／ｂｏｏｔ／ｂｚｌｍａｇｅ／ｂｏｔ／ｖｍｌｉｎｕｚ－２．６．１５．１．０５０３　ｍｖ／ｂｏｔ／Ｓｙｓｔｅｍ．ｍａｐ／ｂｏｏ＇，ＪＳｙｓｔｅｍ．ｍａｐ－２．６．１５．１．０５０３　ｍｋｉｎｉｔｒｄ／ｂｏｇｉｎｉｔｒｄ－２．６．１５．１．０５０３．ｉｍｇ　２．６．１５　１　ｖｉ／ｂｏｔ／ｇｒｕｂ／ｇｒｕｂ．ｅｏｎｆ　在最后添加上：　ｔｉｔｌｅ　Ｌｉｎｕｘ　ＡＳ　ｒ２．６．１５．１．０５０３）　ｒｏｏｔ【ｈｄＯ，ｏ）　ｋｅｒｎｅｌ／ｖｍｌｉｎｕｚ－２．６．１　１．１．０５０３　ｒｅ　ｒｏｏｔ＝／ｄｅｖ／ＶｏｌＧｍｕｐ００／ＬｏｇＶｏ１００　ｅｎｆｏｒｃｉｎｇ＝０　ｒｈｇｂ　ｑｕｉｅｔ　ｉｎｉｔｒｄ／ｉｎｉｔｒｄ－２．６．１１．１．０５０３．ｉｍｇ　保存后．ｒｅｂｏｏｔ　设置采用新内核启动：启动时在ｇｒｕｂ界面按住ｅ　进行编辑．按上下键选择刚刚的新内核，按Ｅｎｔｅｒ键启　动。　二　添加系统调用　可以用两种方法来添加系统调用：第一种方法是　通过修改内核代码增加系统调用；第二种方法是利用　内核模块机制添加系统调用　第一种方法因为修改了　内核代码．所以需要重新编译内核．而第二种方法是将　系统调用作为可加载的内核模块．所以不用重新编译　整个内核．只要编译相应的模块。当然两者各有利弊。　但是一般情况下．内核中极为重要的地方，是难以通过　内核模块实现的．必须直接对内核进行修改。这里我们　采用第一种方法　涉及到文件有：ｌｕｓｄｓｒｃｌｒｅｄｈａｔ］ＳＯＵＲＣＥＳＩｌｉｎｕｘ一２．６．　１５．１目录下．　．／ａｒｅｈ／ｉ３８６／ｋｅｍｅｌ／ｅｎｔｒｙ．Ｓ　．／ｉｎｃｌｕｄｅ／ａｓｍ—ｉ３８６／ｕｎｉｓｔｄ．ｈ　．／ｋｅｍｅｌ／ｓｙｓ．ｅ　．／ａｒｅｈ／ｉ３８６／ｋｅｍｅｌ／ｓｙｓｅａｌｌ　ｔａｂｌｅ．Ｓ　１．添加系统调用号表　ｃｄ／ｕｓｒ／ｓｒｅ／ｒｅｄｈａｆｆＳＯＵＲＣＥＳ／ｌｉｎｕｘ－２．６．１５．１

csh中调用linux命令

在Linux系统中，csh（C Shell）是一种常用的命令行解释器，它提供了一种方便的方式来与操作系统进行交互。csh不仅可以执行内置的命令，还可以调用Linux系统中的其他命令来完成各种任务。本文将介绍如何在csh中调用Linux命令，并给出一些常用的示例。

要在csh中调用Linux命令，可以使用反引号（`）或美元符号加小括号（$()）来包裹命令。这样，csh会将命令的输出作为字符串返回给用户。下面是一个简单的示例，演示了如何在csh中调用Linux的date命令来获取当前日期和时间：

```

set current_date = `date`

echo "当前日期和时间是：$current_date"

```

在上面的示例中，首先使用date命令获取当前日期和时间，并将其赋值给变量current_date。然后，使用echo命令将当前日期和时间打印出来。通过这种方式，我们可以在csh中方便地调用Linux命令，并将其结果用于后续的操作。

除了获取日期和时间，csh还可以调用其他常用的Linux命令来完成各种任务。下面是一些常见的示例：

1. 调用ls命令列出当前目录下的文件和文件夹： ```

set files = `ls`

echo "当前目录下的文件和文件夹有：$files"

```

2. 调用grep命令在文件中查找指定的字符串：

```

set search_result = `grep "keyword" file.txt`

echo "在文件中找到的结果是：$search_result"

```

3. 调用awk命令对文件进行处理和分析：

```

set sum = `awk '{sum += $1} END {print sum}' data.txt`

echo "文件中所有数字的和是：$sum"

```

4. 调用sed命令对文件进行文本替换：

Fedora Linux 系统调用或常用命令详细解析 rngd

RNGD(8) RNGD(8)

NAME

rngd − Check and feed random data from hardware device to kernel random device

SYNOPSIS

rngd[−b,−−background][−f,−−foreground][−o,−−random-device=ﬁle][−r,−−rng-device=ﬁle][−s,

−−random-step=nnn][−W,−−ﬁll-watermark=nnn][−t,−−timeout=nnn][−?,−−help][−V,−−version]

DESCRIPTION

This daemon feeds data from a random number generator to the kernel’srandom number entropypool, after

ﬁrst checking the data to ensure that it is properly random.

The−for−−foregroundoptions can be used to tellrngdto avoid forking on startup.This is typically used

for debugging. The−for−−foregroundoptions, which fork and putrngdinto the background automati-

cally,are the default.

The−ror−−rng-deviceoptions can be used to select an alternate source of input, besides the default

/dev/hwrandom. The−oor−−random-deviceoptions can be used to select an alternate entropyoutput

linux操作系统下fork函数理解

在Linux操作系统中，fork函数是一个非常重要的系统调用，它用于创建一个新的进程。本文将详细解释fork函数的作用、用法和实现原理，并介绍如何利用fork函数实现进程间通信以及避免一些常见的问题。

一、fork函数的作用和用法

在Linux系统中，fork函数用于创建一个新的进程，该进程是调用fork函数的进程的一个副本。具体而言，fork函数会创建一个新的进程，称为子进程，而调用fork函数的进程被称为父进程。子进程从fork函数返回的地方开始执行，而父进程则继续执行fork函数之后的代码。简单来说，fork函数的作用就是将一个进程复制成两个几乎完全相同的进程，但它们具有不同的进程ID（PID）。

fork函数的用法非常简单，只需要在程序中调用fork()即可。具体代码如下所示：

```c

#include

int main() {

pid_t pid = fork(); if (pid == 0) {

// 子进程代码

} else if (pid > 0) {

// 父进程代码

} else {

// fork失败的处理代码

}

return 0;

}

```

在上述代码中，首先使用pid_t类型的变量pid存储fork函数的返回值。如果pid等于0，则表示当前执行的是子进程的代码；如果pid大于0，则表示当前执行的是父进程的代码；如果pid小于0，则表示fork函数调用失败。

二、fork函数的实现原理

在Linux系统中，fork函数的实现是通过复制父进程的内存空间来创建子进程的。具体来说，fork函数会创建一个新的进程控制块（PCB），并将父进程的PCB全部复制到子进程的PCB中，包括代码段、数据段、堆栈等。由于子进程是父进程的一个副本，所以它们的代码和数据是完全相同的。

linuxfsync使用方法

在Linux中，fsync( 是一个用于同步文件数据到磁盘的系统调用函数。它的作用是确保文件系统的数据已经真正写入磁盘中，以避免数据的丢失或损坏。本文将介绍fsync(的使用方法以及其在不同场景下的应用。

fsync( 函数的原型如下：

```

#include

int fsync(int fd);

```

其中，`fd` 是打开文件的文件描述符，返回值为0表示成功，-1表示出现错误。接下来，我们将详细介绍fsync(函数的使用方法。

1.打开文件：

在使用fsync(函数前，我们需要先打开需要同步的文件。可以使用`open(`函数或`fopen(`函数来打开文件，并获得文件的文件描述符。

2.写入文件数据：

在对文件进行同步操作之前，我们需要先将数据写入文件。可以使用`write(`函数写入数据，或使用`fwrite(`函数进行文件写入操作。

3. 执行fsync(函数：在写入文件数据后，接下来我们可以使用fsync(函数来将数据同步到磁盘上。在调用fsync(函数时，需要将打开文件的文件描述符作为参数传入。

4.检查返回值：

调用fsync(函数后，我们需要检查其返回值以确定同步操作是否成功。如果返回值为0，表示同步操作成功；如果返回值为-1，表示可能出现了错误，可以通过errno变量来检查具体的错误原因。

如下是一个使用fsync(函数同步文件数据的示例代码：

```c

#include

int mai

int fd;

ssize_t bytes_written;

//打开文件

fd = open("file.txt", O_WRONLY ， O_CREAT ， O_TRUNC,

S_IRUSR ， S_IWUSR);

if (fd == -1) perror("open");

return 1;

Linux命令高级技巧使用ltrace跟踪库函数调用

Linux操作系统广泛应用于各种领域，在日常的开发和维护过程中，熟练使用Linux命令是非常重要的。在本文中，我们将介绍一种高级技巧——使用ltrace命令来跟踪库函数的调用，帮助开发者更好地理解程序的执行过程和内部机制。

一、ltrace命令简介及基本用法

ltrace是一款用于跟踪程序中的库函数调用的工具。它可以帮助开发者分析程序的行为，查找潜在的问题，并且可以检测到程序中使用的外部库函数。

ltrace的基本用法如下：

ltrace [OPTIONS] command [ARGS]

其中，OPTIONS为ltrace的一些可选参数，command为待跟踪的命令，ARGS为命令的参数。

例如，我们要跟踪ls命令的库函数调用，可以使用以下命令：

ltrace ls

这将输出ls命令使用的库函数的调用信息。

二、ltrace高级技巧之过滤输出在使用ltrace命令进行跟踪时，输出信息可能非常庞大，其中可能包含了不必要的信息。为了使数据更加可读和有用，我们可以使用过滤器来过滤输出。

过滤器的语法如下：

ltrace -e command [ARGS]

其中，-e选项用于指定需要过滤的函数名。

例如，我们只想查看ls命令中与文件打开相关的函数调用信息，可以使用以下命令：

ltrace -e openat,close,read ls

这将只输出与openat、close、read函数相关的调用信息。

三、ltrace高级技巧之输出格式控制

默认情况下，ltrace以一种默认的格式输出函数调用信息，但我们可以通过控制输出格式来使信息更加易读和清晰。

一种常用的输出格式控制方式是使用-c选项，它会按照函数调用的次数对输出进行排序，并显示每个函数的调用次数。

例如，我们可以使用以下命令输出ls命令中调用次数最多的5个函数：

ltrace -c ls | head -n 6

csh中调用linux命令1

在Csh中调用Linux命令1

Csh（C Shell）是一种Unix和Linux操作系统中常用的命令解释器。通过Csh，用户可以直接在终端中执行Linux命令并进行各种操作。本文将介绍如何在Csh中调用Linux命令，并示范一个具体的例子。

一、调用Linux命令的基本语法

在Csh中，要调用Linux命令，可以使用以下的语法：

```

命令名参数

```

其中，命令名表示要执行的Linux命令，参数为命令的选项或是要操作的文件名等。

二、示例：查看当前目录下的文件

为了演示在Csh中调用Linux命令的过程，我们以查看当前目录下的文件为例。

1. 首先，打开终端并启动Csh。

2. 输入以下命令，以查看当前目录下的所有文件：

```

ls ```

3. 执行命令后，系统将列出当前目录下的所有文件和子目录的名称。

三、常用的Linux命令与示例

除了上述的ls命令外，还有很多常用的Linux命令可以在Csh中调用，下面列举几个常见的命令及其示例：

1. cd命令：更改当前目录

```

cd 目录名

```

2. mkdir命令：创建新目录

```

mkdir 目录名

```

3. touch命令：创建新文件

```

touch 文件名

```

4. cp命令：复制文件或目录 ```

cp 源文件目标文件

```

5. rm命令：删除文件或目录

```

rm 文件名

```

6. mv命令：移动文件或目录

```

mv 源文件目标文件

```

7. cat命令：查看文件内容

```

cat 文件名

```

8. grep命令：在文件中查找指定内容

```

grep 关键词文件名 ```

9. chmod命令：设置文件权限

```

chmod 权限文件名

```

四、注意事项

在使用Csh中调用Linux命令时，需要注意以下几点：

1. 确保输入的命令及参数的语法正确，否则可能会出现错误。

Fedora Linux 系统调用或常用命令详细解析 rmmod

RMMOD(8) RMMOD(8)

NAME

rmmod − simple program to remove a module from the Linux Kernel

SYNOPSIS

rmmod[-f][-w][-s][-v][modulename]

DESCRIPTION

rmmodis a trivial program to remove a module from the kernel. Most users will want to usemodprobe(8)

with the-roption instead.

OPTIONS

-v --verbose

Print messages about what the program is uallyrmmodprints messages only if some-

thing goes wrong.

-f --force

This option can be extremely dangerous: it has no effect unless CONFIG_MOD-

ULE_FORCE_UNLOAD was set when the kernel was compiled. With this option, you can

remove modules which are being used, or which are not designed to be removed, or have been

marked as unsafe (seelsmod(8)).

-w --wait

Normally,rmmodwill refuse to unload modules which are in use. With this option,rmmodwill

isolate the module, and wait until the module is no longer used. Nothing newwill be able to use

linux系统write函数

中括号内的内容：Linux系统下的write函数。

文章主题：深入理解Linux系统下的write函数

字数：1832字

Linux操作系统是世界上最常用的操作系统之一，很多服务器和嵌入式设备都采用了Linux系统。在Linux系统中，有许多系统调用函数可以帮助开发者与系统进行交互，其中一个非常重要的函数是write函数。本文将深入探讨Linux系统下的write函数，并逐步回答与之相关的问题。

一、write函数的概述

write函数是一个系统调用函数，它用于向文件描述符所指向的文件或设备写入数据。它的原型在头文件unistd.h中定义为：

c

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

其中，参数fd是文件描述符，参数buf是待写入的数据缓冲区指针，参数count是待写入的字节数。

二、write函数的返回值 write函数的返回值是成功写入的字节数，如果出现错误，则返回-1。在出现错误时，可以通过errno变量来获取具体的错误原因。

三、write函数的使用方法

使用write函数进行写操作的一般步骤如下：

1. 打开文件或设备，并获得文件描述符。

2. 准备好待写入的数据，存储在一个缓冲区中。

3. 调用write函数，将缓冲区中的数据写入到文件描述符所指向的文件或设备中。

4. 检查write函数的返回值，判断写入操作是否成功。

5. 关闭文件或设备，释放文件描述符。

四、write函数的注意事项

在使用write函数时，需要注意以下几点：

1. 缓冲区的大小应该足够大，以容纳待写入的数据。写入操作可能会引起阻塞，直到操作系统将数据写入到文件或设备中。

2. 如果数据量较大，可以使用循环的方式多次调用write函数，直到所有数据都被成功写入。

3. 在写入网络套接字（socket）时，可能需要对write函数进行封装，以处理部分写入的情况。