添加系统调用的层次关系

简述系统调用的实现过程
系统调用是操作系统提供给用户程序使用的接口，它允许用户程序通过调用系统调用来请求操作系统的某些功能，例如打开文件、读写文件、创建进程等。

系统调用的实现过程可以分为以下几个步骤：
1. 用户程序发起系统调用：用户程序需要使用操作系统提供的某些功能，可以通过调用系统调用来实现。

用户程序通过软中断或者系统调用指令（例如INT 0x80指令）向操作系统发起系统调用请求。

2. 切换到内核模式：当操作系统接收到系统调用请求后，需要切换到内核模式来执行请求。

这是因为操作系统的大部分功能只能在内核模式下运行，而用户程序只能运行在用户模式下。

3. 执行系统调用：操作系统根据用户程序传递的参数执行相应的系统调用，并返回执行结果给用户程序。

操作系统可以通过系统调用表来实现不同系统调用的处理逻辑。

4. 切换回用户模式：当操作系统执行完系统调用后，需要再次切换回用户模式，让用户程序继续执行。

这时操作系统将执行结果返回给用户程序，并将控制权交还给用户程序。

总的来说，系统调用的实现过程需要用户程序和操作系统之间的配合。

用户程序需要按照系统调用的规定进行调用，而操作系统需要根据系统调用的请求执行相应的功能并返回结果。

这种互动关系使得系统调用成为操作系统功能的重要接口。

- 1 -。

静态及动态添加系统调用――――――――摘之“Linux1.0核心游记”A2.系统调用的添加A2-1静态添加系统调用所谓的静态静态添加系统调用，是指我们直接通过修改核心的源代码而达到的。

只要我们知道Linux下系统调用实现的框架，添加（当然也可以修改）系统调用将会是件非常简单的事情。

该方法的缺点还是有的：1.修改好源代码后需要重新编译核心，这是个非常长和容易发生错误的过程。

2.对于你修改及编译好后所得到的核心，你所做的添加（修改）是静态的，无法在运行时动态改变（所以也就有了下面的动态方法）A2-1-1讨论Linux系统调用的体系在Linux的核心中，0x80号中断是所有系统调用的入口（当然你也可以修改，因为我们有源代码吗：），不过你改了之后只能自己玩玩，要不然人家0x80号中断的程序怎么执行呢？）。

但是还是有办法（可能还有其他办法）。

办法是在你看了下面的“动态添加系统调用”后就知道，这个就留给读者考虑了。

用0x80中断号功能作为所有的系统调用入口点，是系统编写者定义的（也可以说是Linus定义的）。

下面我们看一下其设置的代码（取之2.4核心，我们只看x386）定义于Arch/i386/kernel/traps.c（很简单，就一个函数调用）set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call);！设置0x80号中断SYSCALL_VECTOR默认是0x80（你可以修改）system_call定义在Arch\i386\kernel\entry.Sset_system_gate定义在Arch/i386/kernel/traps.c，具体的代码分析这里就不做介绍了。

大致的功能是把system_call的地址（当然还有其他内容，比如类型值及特权级）设置到IDT （中断描述符表）的第0x80项中（请注意每项是8个字节，在基础有所介绍）。

当用了set_system_gate设置好中断号，并且已经开中断。

操作系统实验一向LINUX内核增加一个系统调用一、背景介绍操作系统是计算机硬件与应用程序之间的接口，负责管理和调度计算机系统的各种资源，并提供用户与计算机系统的交互界面。

内核是操作系统的核心部分，负责管理和分配计算机系统的资源，执行各种任务。

系统调用是操作系统提供给应用程序的一种接口，可以让应用程序访问内核提供的功能，例如文件操作、进程管理、网络通信等。

在一些情况下，我们可能需要在LINUX内核中增加新的系统调用，以满足特定的需求。

本文将介绍如何向LINUX内核增加一个系统调用的具体步骤。

二、增加系统调用的步骤1.编写系统调用的具体实现代码首先，我们需要编写一个具体的系统调用的实现代码。

在LINUX内核中，系统调用的实现代码通常位于内核的/syscalls目录下。

我们可以在该目录下新建一个.c文件，编写我们自己的系统调用代码。

2.修改内核源代码3.更新系统调用表每个系统调用都在内核中有一个唯一的标识符，存储在一个叫做系统调用表的地方。

我们需要更新系统调用表，将新增的系统调用添加到表中。

这样，用户程序才能够通过系统调用号来调用新增的系统调用。

4.重新编译内核在修改完内核源代码后，我们需要重新编译内核。

这通常涉及到一些繁琐的步骤，例如配置内核选项、编译内核、安装内核等。

在重新编译内核之后，我们需要重新启动计算机，使新的内核生效。

5.修改用户程序最后，我们需要修改用户程序，以便能够调用新增的系统调用。

用户程序通常是通过C语言编写的，我们可以在用户程序的代码中添加对新增系统调用的调用代码。

三、实验结果在完成上述步骤后，我们就成功地向LINUX内核增加了一个系统调用。

用户程序可以通过系统调用调用自己新增的系统调用，从而实现特定的功能。

总结：本文介绍了向LINUX内核增加一个系统调用的具体步骤，包括编写系统调用的具体实现代码、修改内核源代码、更新系统调用表、重新编译内核和修改用户程序。

在实施这些步骤之前，我们需要对操作系统和内核的相关概念有一定的了解，并具备一定的编程能力。

系统调用和库函数一、什么是系统调用和库函数1.1 系统调用系统调用是操作系统提供给应用程序访问操作系统服务的接口。

它们允许应用程序执行诸如文件操作、进程管理、网络通信等底层任务。

系统调用是应用程序与操作系统之间的桥梁，通过系统调用，应用程序可以请求操作系统完成一些特定的任务。

1.2 库函数库函数是由开发人员编写的可供应用程序调用的函数。

与系统调用不同，库函数是在应用程序中直接调用的函数，它们封装了一些常用的功能，例如字符串处理、数学运算等。

库函数为开发人员提供了一种方便的方式来重用代码，简化开发过程。

二、系统调用和库函数的区别和联系2.1 区别•系统调用是操作系统提供的接口，而库函数是由开发人员编写的函数。

•系统调用是底层的、直接与操作系统交互的接口，而库函数是对系统调用的封装和扩展。

•库函数是在应用程序内部直接调用的，而系统调用需要通过软中断或系统调用机制触发操作系统的相应功能。

•库函数的执行速度通常比系统调用快，因为库函数不需要频繁地切换上下文。

2.2 联系系统调用和库函数之间也存在联系：•库函数通常会依赖于系统调用来完成一些底层的任务，例如文件操作、进程管理等。

•库函数可以通过调用系统调用来获得更高的权限和更底层的功能。

•库函数可以将多个系统调用封装成一个更高级别的函数，以供应用程序调用。

三、系统调用的分类和常用系统调用3.1 系统调用分类根据操作系统提供的功能，系统调用可以分为以下几类：1.进程控制：例如创建进程、终止进程、等待进程等。

2.文件操作：例如打开文件、读写文件、关闭文件等。

3.设备操作：例如打开设备、读写设备等。

4.进程间通信：例如信号量操作、管道通信、共享内存等。

5.网络通信：例如套接字操作、网络数据传输等。

6.内存管理：例如分配内存、释放内存等。

3.2 常用系统调用•fork：用于创建新的进程。

•execve：用于执行新的程序。

•open：用于打开文件。

•read：用于从文件中读取数据。

操作系统教程第5版课后答案费祥林、骆斌编著第一章操作系统概论习题一一、思考题1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。

答：现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。

是硬件和软件相互交织形成的集合体，构成一个解决计算问题的工具。

硬件层提供基本可计算的资源，包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。

软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。

其中系统软件是最靠近硬件的。

2、计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。

答：包括两大类，硬件资源和信息资源。

硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等；信息资源分为程序和数据等。

3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？答：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。

（1）服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序（2）进程交互观点——操作系统是进程执行的控制者和协调者（3）系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机（4）资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？答：大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。

其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。

又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。

单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。

批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率5．操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？答：（1）创建程序和执行程序；（2）数据I/O和信息存取；（3）通信服务；（4）差错检测和处理。

系统调用实现过程系统调用是让用户态进入内核态的一种方法，系统调用的实现分为四部分：系统调用注册，系统调用触发，系统调用执行，系统调用返回。

1.系统调用注册在每种平台上，都有特定的指令可以使进程执行由用户态转换为内核态，这种指令称为操作系统陷入。

在Linux中是通过软中断来实现这种陷入的，在X86平台上，这条指令是int 0x80。

也就是说在linux中，系统调用的接口是一个中断处理函数的特例。

在linux启动过程中，对INT80进行一定的初始化：1.使用汇编子程序setup_idt（linux/arch/i386/kernel/head.S）初始化idt表（中断描述符表），这时所有的入口函数偏移地址都被设为ignore_int( setup_idt:lea ignore_int,%edxmovl $(__KERNEL_CS << 16),%eaxmovw %dx,%ax /* selector = 0x0010 = cs */movw $0x8E00,%dx /* interrupt gate - dpl=0, present */lea SYMBOL_NAME(idt_table),%edimov $256,%ecxrp_sidt:movl %eax,(%edi)movl %edx,4(%edi)addl $8,%edidec %ecxjne rp_sidtretselector = __KERNEL_CS, DPL = 0, TYPE = E, P = 1）;2.Start_kernel()(linux/init/main.c)调用trap_init()(linux/arch/i386/kernel/trap.c)函数设置中断描述符表。

在该函数里，实际上是通过调用函数set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call)来完成该项的设置的。

一、概述系统的设计和开发是一个复杂的过程，需要合理的层次关系和模块调用关系。

本文将探讨系统的层次关系和模块调用关系，以帮助读者更加深入地理解系统开发中的关键概念。

二、系统的层次关系1. 硬件层在系统的层次关系中，硬件层是系统的基础。

它包括各种硬件设备，如CPU、内存、磁盘等。

硬件层提供了系统运行所需的物理支持，是系统中最底层的一环。

2. 操作系统层在硬件层之上是操作系统层。

操作系统是硬件和应用程序之间的桥梁，它管理系统资源并为应用程序提供运行环境。

操作系统层包括了操作系统的核心功能，如进程管理、内存管理、文件系统等。

3. 应用软件层在操作系统层之上是应用软件层。

应用软件是为了实现特定功能而编写的程序，它包括了各种应用程序，如办公软件、娱乐软件、工具软件等。

应用软件层是系统的最顶层，是用户直接接触的部分。

三、模块调用关系1. 模块的定义模块是系统中相互独立且具有特定功能的代码单元。

模块可以是函数、类、库等。

在系统设计和开发过程中，模块的调用关系至关重要。

2. 模块间的调用关系模块间的调用关系指的是模块之间相互调用、依赖的关系。

在系统开发过程中，各个模块往往需要相互协作，通过调用其他模块的接口来完成特定的功能。

3. 模块调用的方式模块之间的调用可以通过不同的方式实现，如同步调用、异步调用、远程调用等。

不同的调用方式适用于不同的场景，需要根据实际需求进行选择。

四、层次关系和模块调用关系的关联1. 系统的层次关系和模块调用关系关联密切系统的层次关系和模块调用关系是紧密关联的。

系统的层次关系决定了模块之间的调用顺序和方式，而模块之间的调用关系又反映了系统的层次结构。

2. 合理的层次关系有助于简化模块调用关系一个合理的系统层次结构可以帮助简化模块之间的调用关系，减少模块之间的耦合度，提高系统的可维护性和扩展性。

3. 模块调用关系反映了系统的层次结构模块之间的调用关系是系统层次结构的体现，它反映了系统中各个模块之间的依赖关系和交互方式，是系统设计的重要组成部分。

(cc)Linux下增加系统调用的方法.txt如果不懂就说出来，如果懂了，就笑笑别说出来。

贪婪是最真实的贫穷，满足是最真实的财富。

幽默就是一个人想哭的时候还有笑的兴致。

(cc)Linux下增加系统调用的方法1.linux系统调用的基本原理linux的系统调用形式与POSIX兼容，也是一套C语言函数名的集合。

然而，linux系统调用的内部实现方式却与DOC的INT 21H相似，它是经过INT 0X80H软中断进入后，再根据系统调用号分门别类地服务。

从系统分析的角度，linux的系统调用涉及4个方面的问题。

(1)与系统调用有关的数据结构和函数函数名以“sys_”开头，后跟该系统调用的名字。

例如，系统调用fork()的响应函数是sys_fork()(见Kernel/fork.c),exit()的响应函数是sys_exit()(见kernel/fork.c)。

文件include/asm/unisted.h为每个系统调用规定了唯一的编号。

假设用name表示系统调用的名称，那么系统调用号与系统调用响应函数的关系是：以系统调用号_NR_name作为下标，可找出系统调用表sys_call_table(见arch/i386/kernel/entry.S)中对应表项的内容，它正好是该系统调用的响应函数sys_name 的入口地址。

系统调用表sys_call_table记录了各sys_name函数在表中的位置，共190项。

有了这张表，就很容易根据特定系统调用在表中的偏移量，找到对应的系统调用响应函数的入口地址。

系统调用表共256项，余下的项是可供用户自己添加的系统调用空间。

(2)进程的系统调用命令转换为INT 0x80中断的过程宏定义_syscallN()见include/asm/unisted.h)用于系统调用的格式转换和参数的传递。

N 取0~5之间的整数。

参数个数为N的系统调用由_syscallN()负责格式转换和参数传递。

操作系统中的系统调用在操作系统中，系统调用是一种重要的机制，它允许用户程序与操作系统内核交互，获取系统资源和执行特权操作。

系统调用提供了一组函数接口，通过这些接口，用户程序可以请求操作系统完成特定的任务或操作。

系统调用的作用主要有以下几个方面：1. 资源管理：操作系统维护着各种资源，如内存、文件、设备等。

用户程序通过系统调用可以申请和释放这些资源。

例如，用户程序可以通过系统调用申请内存空间或打开文件。

2. 进程控制：系统调用支持创建、销毁和管理进程。

用户程序可以通过系统调用请求操作系统创建新的进程或终止已有的进程。

通过系统调用，用户程序可以获取进程的状态信息，如进程ID、父进程ID等。

3. 文件操作：操作系统提供了一组函数接口，使用户程序可以读取和写入文件。

用户程序可以通过系统调用打开、关闭、读取和写入文件。

系统调用还支持文件的定位操作，如查找、移动文件指针等。

4. 设备控制：系统调用提供了对设备的操作接口。

用户程序可以通过系统调用请求操作系统打开、关闭设备，进行设备的读写操作。

例如，用户程序可以通过系统调用向打印机发送数据。

5. 通信与同步：系统调用支持进程间的通信和同步操作。

用户程序可以通过系统调用创建进程间的管道或共享内存，实现进程间的数据传输和共享。

系统调用还支持进程的同步操作，如信号量、互斥锁等。

在使用系统调用时，用户程序需要通过指定系统调用号来调用具体的系统调用函数。

系统调用号是一个唯一的标识符，用于指明用户程序要调用的系统调用。

操作系统根据系统调用号来确定用户程序要执行的系统操作，并相应地进行处理。

系统调用的具体实现需要操作系统内核提供相应的功能函数。

操作系统内核会根据系统调用号来调用相应的功能函数，完成用户程序的请求操作，并返回结果给用户程序。

总之，系统调用是操作系统中一种重要的机制，它允许用户程序与操作系统内核进行交互，获取系统资源和执行特权操作。

通过系统调用，用户程序可以实现资源管理、进程控制、文件操作、设备控制以及进程间通信和同步等功能。

Linux系统增加系统调用之前的一段时间就做过Linux系统的系统调用的实验，但是一直无法最终实现，这几天又重新捣鼓了一下，最终终于成功实现了在Linux中增加系统调用，在此本人使用的Linux 系统为Red Hat Linux 9.0，系统内核为linux-2.4.80的版本。

下面就讲述一下个人的实验经过。

一、系统文件修改进入Red Hat Linux 9.0后，右击桌面，打开终端，在终端中输入cd命令到内核目录下：[root@localhost root]#cd /usr/src/linux-2.4如下图所示：图1首先，进入/usr/src/linux-2.4/kernel目录，用ls查看该目录下的文件，找到其中的sys.c 文件，如下所示：图2若在kernel目录下找不到sys.c文件，说明在安装的时候没有将内核编译工具以前装上，可以导入安装光盘，双击打开进行系统工具的添加。

找到该文件后，使用命令：[root@localhost kernel]#gedit sys.c打开文件，并将要增加的系统调用写入其中，如下所示：图3图中选中部分内容即为本次本人所增加的系统调用，因为这是一次实验，所以增加的内容显得比较简单，只是调用一个foo函数，输出一个整数，在添加的内容中，有几点要特别注意：1、在sys.c中，增加的系统调用的函数名必须以“sys_”开头2、输出语句应为printk()而不是printf()，这和之前所认识的输出语句有所不同3、函数前面要带上asmlinkage标记修改完sys.c文件之后，进入/usr/src/linux-2.4/include/asm-i386目录下，找到unistd.h文件，并在其中添加刚才在sys.c文件中添加的函数的系统调用号，如下所示：、图4图5完成这一步骤之后，接下来要修改第三个文件，也是最后一个文件，entry.S，该文件在/usr/src/linux-2.4/arch/i386/kernel目录下，如图所示：图6打开该文件，并在该文件中添加之前写入sys.c文件中的系统函数的清单号，如下图所示：图7保存退出后，自此则完成了对增加系统调用所涉及的的要修改的文件的修改，完成这步以后，就要开始对修改后的内核进行编译了。

操作系统实验一：向Linux内核增加一个系统调用xx711103xx2012年3月18日一、实验目的通过实验，熟悉Linux操作系统的使用，掌握构建与启动Linux内核的方法；掌握用户程序如何利用系统调用与操作系统内核实现通信的方法，加深对系统调用机制的理解；进一步掌握如何向操作系统内核增加新的系统调用的方法，以扩展操作系统的功能。

二、实验内容1.Linux环境下的C或C++编译和调试工具的使用2.向Linux内核增加新的系统调用，系统调用名称和功能自行定义3.Linux新内核的编译、安装和配置4.编写应用程序以测试新的系统调用并输出测试结果三、实验步骤1、安装VirtualBox-4.0.8并在虚拟机上安装ubuntu11.10。

（电脑上本有ubuntu11.10 64位系统，但在编译内核完成后发现参考教程为32位系统，因64位系统与32位系统增加系统调用步骤差别较大，身为初学者的我选择安装虚拟机，并重新编译……）2、安装编译源环境sudo apt-get install build-essential、sudo apt-get install gcc、sudo apt-get install g++编写一个c++或c程序，并使用gcc–o xxx或g++-o xxx进行编译并运行。

3、用sudo apt-get update更新软件源，并用apt-get install linux-source命令下载适合自己的内核。

（当使用过老版本内核时，采用默认的内核配置make oldconfig时，将会造成错误，自己也因此重做一遍）。

4、增加系统调用：第一步：解压文件#cp linux-source-3.0.0.tar.bz2/usr/src拷贝至/usr/src目录#tar xvf linux-source-3.0.0.tar.bz2解压文件第二步：修改源程序，增加系统调用实现#gedit/usr/src/linux-source-3.0.0/kernel/sys.casmlinkage int sys_mycall(int number){printk("hello,my new kernel,xw~！");return number;}第三步：修改头文件，增加系统调用声名#gedit/usr/src/linux-source-3.0.0/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S将223行.long sys_ni_syscall改为.long sys_mycall（不要放在其他地方，否侧可能出现错误）第四步：修改系统调用表，注册系统调用。

系统调⽤的实现原理【转】在看《unix/linux编程实践教程》时，忽然意识到，系统调⽤是如何实现的？在实际编程中，往往是调⽤相关的函数，⽐如open（），read（）等等。

但是调⽤这些函数怎么可能让程序的运⾏在⽤户空间和内核空间切换呢？看了下⾯的⽂章，才知道怎么回事。

让我想到了《计算机组成原理》中讲到的东西。

原⽂地址：系统调⽤1什么是系统调⽤系统调⽤，顾名思义，说的是操作系统提供给⽤户程序调⽤的⼀组“特殊”接⼝。

⽤户程序可以通过这组“特殊”接⼝来获得操作系统内核提供的服务，⽐如⽤户可以通过⽂件系统相关的调⽤请求系统打开⽂件、关闭⽂件或读写⽂件，可以通过时钟相关的系统调⽤获得系统时间或设置定时器等。

从逻辑上来说，系统调⽤可被看成是⼀个内核与⽤户空间程序交互的接⼝——它好⽐⼀个中间⼈，把⽤户进程的请求传达给内核，待内核把请求处理完毕后再将处理结果送回给⽤户空间。

系统服务之所以需要通过系统调⽤来提供给⽤户空间的根本原因是为了对系统进⾏“保护”，因为我们知道Linux的运⾏空间分为内核空间与⽤户空间，它们各⾃运⾏在不同的级别中，逻辑上相互隔离。

所以⽤户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也⽆法使⽤内核函数，它们只能在⽤户空间操作⽤户数据，调⽤⽤户空间函数。

⽐如我们熟悉的“hello world”程序（执⾏时）就是标准的⽤户空间进程，它使⽤的打印函数printf就属于⽤户空间函数，打印的字符“hello word”字符串也属于⽤户空间数据。

但是很多情况下，⽤户进程需要获得系统服务（调⽤系统程序），这时就必须利⽤系统提供给⽤户的“特殊接⼝”——系统调⽤了，它的特殊性主要在于规定了⽤户进程进⼊内核的具体位置；换句话说，⽤户访问内核的路径是事先规定好的，只能从规定位置进⼊内核，⽽不准许肆意跳⼊内核。

有了这样的陷⼊内核的统⼀访问路径限制才能保证内核安全⽆虞。

我们可以形象地描述这种机制：作为⼀个游客，你可以买票要求进⼊野⽣动物园，但你必须⽼⽼实实地坐在观光车上，按照规定的路线观光游览。

鸿蒙应用层系统调用
鸿蒙操作系统是华为公司推出的自研操作系统，它旨在为各种设备提供统一的操作系统解决方案。

在鸿蒙操作系统中，应用层与系统调用密切相关。

首先，让我们从应用层开始。

在鸿蒙操作系统中，应用层是指用户和应用程序交互的界面和功能。

这包括各种应用程序，如社交媒体应用、游戏、办公软件等。

应用层提供了丰富的API和框架，使开发人员能够开发各种功能丰富的应用程序。

接下来是系统调用。

系统调用是应用程序与操作系统内核进行交互的方式。

在鸿蒙操作系统中，应用程序通过系统调用请求操作系统提供各种服务，比如文件操作、网络通信、内存管理等。

系统调用提供了一种安全可靠的方式，使应用程序能够利用操作系统的功能和资源。

在鸿蒙操作系统中，应用层通过系统调用与操作系统内核进行交互，实现各种功能。

这种分层的设计使得应用程序能够在操作系统的支持下运行，并且能够充分利用操作系统提供的各种功能和资源，从而为用户提供更好的体验。

总的来说，鸿蒙操作系统中的应用层和系统调用是紧密相连的，应用层通过系统调用与操作系统内核进行交互，实现各种功能。

这
种设计使得鸿蒙操作系统能够为各种设备提供统一的操作系统解决
方案，为用户和开发人员带来更好的体验和便利。