举例跟踪分析Linux内核5.0系统调用处理过程

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实验要求

题目自拟，内容围绕系统调用进行；
博客中需要使用实验截图
博客内容中需要仔细分析系统调用、保护现场与恢复现场、系统调用号及参数传递过程
总结部分需要阐明自己对系统调用工作机制的理解。

实验环境

ubuntu 14 32位

1.编译linux5.0.1内核

1.下载linux5.0.1内核源码，使用make menuconfig 配置编译，使内核带调试信息。

步骤顺序如下：
配置好后保存退出，使用make bzImage 命令编译内核。

2.制作根文件系统

使用如下命令

• cd linux-expriment
• 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

## 3.使用qemu启动系统
使用命令：

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

使用gdb 插入断点start_kernel 可以分析内核启动过程

2.系统调用

选择27号系统调用。

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds)
系统调用alarm安排内核为调用进程在指定的seconds秒后发出一个SIGALRM的信号。如果指定的参数seconds为0，则不再发送 SIGALRM信号。后一次设定将取消前一次的设定。该调用返回值为上次定时调用到发送之间剩余的时间，或者因为没有前一次定时调用而返回0。

系统调用查询文件 linux-5.0.1/arch/x86/entry/syscalls.tbl

查询可知，27号系统调用为alarm。
修改menu/test.c文件

分别添加关于alarm的API调用和系统调用函数（asm）。

重新生成根系统文件，再调试。添加断点 sys_alarm

分析

1. 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。在Linux中是通过执⾏int $0x80来执⾏系统调⽤的，这条汇编指令产⽣向量为128的编程异常。
2. 传参：
   内核实现了很多不同的系统调⽤，进程必须指明需要哪个系统调⽤，这需要传递⼀个名为系统调⽤号的参数。
   使用eax寄存器。
3. 系统调⽤也需要输⼊输出参数，例如
   • 实际的值
   • ⽤户态进程地址空间的变量的地址
   • 甚⾄是包含指向⽤户态函数的指针的数据结构的地址
4. system_call是linux中所有系统调⽤的⼊⼜点，每个系统调⽤⾄少有⼀个参数，即由eax传
   递的系统调⽤号
   • ⼀个应⽤程序调⽤fork()封装例程，那么在执⾏int $0x80之前就把eax寄存器的值置为2(即
     __NR_fork)。
   • 这个寄存器的设置是libc库中的封装例程进⾏的，因此⽤户⼀般不关⼼系统调⽤号
   • 进⼊sys_call之后，⽴即将eax的值压⼊内核堆栈