实验（五）Linux系统调用的编程技术 - 副本.doc

Linux系统调用是操作系统提供的一种核心服务方式，允许用户态的程序安全地访问操作系统功能。在Linux中，系统调用是通过软中断机制实现的，通常由特定的汇编指令如`int`触发。系统调用接口是API（应用程序编程接口）的基础，它将低级别的操作封装成易于使用的函数。 实验的目的在于让学生深入理解Linux系统调用的工作原理，包括如何通过API调用系统服务，以及如何直接使用汇编代码触发系统调用。例如，`time()`函数是一个库函数API，它封装了获取系统时间的系统调用。当调用`time()`时，实际上是在向内核请求当前时间，返回值是一个整数，表示自系统启动以来的秒数。如果返回-1，通常意味着发生了错误，可以通过`errno`变量获取具体的错误码。 实验中，学生被要求实现`time`系统调用的两个不同版本：一个使用C语言库函数，另一个使用汇编代码直接调用。汇编版本可能会遇到错误，如时间转换问题或时钟同步问题。此外，实验还扩展到了实现`rename`系统调用，该调用用于更改文件或目录的名字。 要添加一个新的自定义系统调用，需要进行以下步骤： 1. 获取Linux内核源代码，并将其解压缩。 2. 编译内核，确保所有必要的依赖项已安装。 3. 在`sys.c`文件中添加新系统调用的函数定义。 4. 在相应的头文件中声明新系统调用的原型。 5. 更新系统调用号列表，例如在`syscall_64.tbl`文件中。 6. 编译并安装新内核。 7. 重启系统，使用新内核。 8. 编写用户态程序，调用新添加的系统调用来验证其功能。 实验三中，学生需要完成一个自定义系统调用的开发，这有助于他们了解内核级编程和系统调用的完整生命周期。开发环境为Ubuntu 16.10，内核版本为4.11.6，使用Vim编辑器进行源代码修改，并在虚拟机上进行编译和测试。 这个实验涵盖了从用户空间到内核空间通信的基本概念，系统调用的实现细节，以及内核开发的基础知识。通过这个实验，学生可以深入理解Linux内核的工作机制，以及如何扩展操作系统以满足特定需求。