跟踪分析Linux内核5.0系统调用处理过程

学号256，原创作品转载请注明出处 + https://github.com/mengning/linuxkernel/

一：编译内核5.0

1.首先我们需要先下载好linux5.0.1内核并解压

为了实验的方便，我们先在桌面建立一个文件夹，并将源码解压到该文件夹中。命令如下：

• david-wang@david-wang:~$ cd Desktop/

• david-wang@david-wang:~/Desktop$ mkdir LinuxKernel5.0.1
• david-wang@david-wang:~/Desktop/LinuxKernel5.0.1$ tar -zxvf linux-5.0.1.tar.gz

之后我们进入到该文件夹中，由于对Linux还处在初学阶段，所以选择了简单的配置内核方法，即make menuconfig。在终端输入make menuconfig，等待几秒后，终端变成图形化的内核配置界面。进行配置时，大部分选项使用其缺省值，只有一小部分需要根据不同的需要选择。，如图所示：

 

 

之后我们就需要在文件夹中输入make命令，等待编译的进行。在这个编译过程中，会有许多报错，这时候我们就需要根据提示，一个一个的进行安装，之后就安装完成了。

 

再之后，我们就需要制作根文件目录。输入如下命令：

mkdir rootfs
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu
gcc -pthread -o init linktable.c menu.c test.c -m32 -static
cd ../rootfs
cp ../menu/init ./
find . | cpio -o -Hnewc |gzip -9 > ../rootfs.img

 

之后启动MenuOS，输入如下命令：qemu-system-i386 -kernel linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img。得到如下界面：

 

启动跟踪调试内核：

qemu-system-i386 -kernel linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -S -s -append nokaslr

最后我们打开一个新终端,输入如下命令：

gdb 
（gdb）file linux-5.0.1/vmlinux # 在gdb界面中targe remote之前加载符号表 
（gdb）target remote:1234 # 建立gdb和gdbserver之间的连接,按c 让qemu上的Linux继续运行 
（gdb）break start_kernel # 断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后

得到如下界面，至此，内核编译完成。

 

二：选择系统调用号与序号后两位相同的调用号进行分析（学号256，后两位为56）

我们首先在在/usr/include/asm/unistd_32.h中查找到对应的系统调用

 

在test.c中增加函数,setgroupstest()，并重新编译rootfs.img，如下:

int setgroupstest(int argc, char *argv[])
{
    gid_t list[500];
    int x = getgroups(0,list);
    int flag;
    getgroups(x,list);
    flag = setgroups(x,list);
    printf("%d\n",flag);
    return 0;
}
int main()
{
    PrintMenuOS();
    SetPrompt("MenuOS>>");
    MenuConfig("version","MenuOS V1.0(Based on Linux 3.18.6)",NULL);
    MenuConfig("quit","Quit from MenuOS",Quit);
    MenuConfig("time","Show System Time",Time);
    MenuConfig("time-asm","Show System Time(asm)",TimeAsm);
    MenuConfig("setgrouptest","Show setgrouptest",setgroupstest);
    ExecuteMenu();
}

之后重新编译执行，当执行的返回值为0，说明setgroups执行成功。 系统调用的工作机制是：当用户态进程调用一个系统调用时，CPU切换到内核态并开始执行一个内核函数，由API、中断向量和中断处理程序协调完成。

 

三：实验总结

中断有两个重要的属性，中断号和中断处理程序。中断号用来标识不同的中断，不同的中断具有不同的中断处理程序。在操作系统内核中维护着一个中断向量表（Interrupt Vector Table）。这个数组存储了全部中断处理程序的地址，而中断号就是对应中断在中断向量表中的偏移量。