Linux系统调用及示例

来源：互联网发布：nodejs调用java api 编辑：程序博客网时间：2024/06/02 03:43

学习linux系统调用时先明确一个概念：一般情况下，应用程序通过应用编程接口API而不是直接通过系统调用来编程

应用编程接口API与系统调用的关系如下：（应用程序编程接口实际上并不需要和内核提供的系统调用对应）

（1）一个API可以实现成一个系统调用

（2）一个API可以通过调用多个系统调用来实现

（3）一个API可以完全不使用任何系统调用

来说说系统调用的一些共性吧：

1.系统调用（在linux中常称作syscalls）通常通过函数进行调用

2.它们通常都需要定义一个或几个参数

3.系统调用通常会通过一个long类型的返回值来表示成功或者错误

注意：用一个负的返回值来表明错误；用一个0值通常（不绝对）表明成功

系统调用号很重要：

每个系统调用被赋予一个系统调用号，系统调用号关联系统调用，当用户空间的进程执行一个系统调用的时候，这个系统调用号就被用来指明到底是要执行哪个系统调用，进程不会提及系统调用的名称。注意：系统调用号相当关键，一旦分配就不能再有任何变更，否则编译好的应用程序就会崩溃。此外，如果一个系统调用被删除，它所占用的系统调用号也不允许被回收利用，否则，以前编译过的代码会调用这个系统调用，造成混乱。（linux有一个“未实现”系统调用sys_ni_syscall(),它除了返回-ENOSYS外不做任何其他工作，如果一个系统调用被删除，或者变得不可用，这个函数就要负责“填补空位”）

系统调用表（sys_call_table）：

表中存放每个的系统调用的入口地址（函数指针）；

每一个体系结构都有对应的一个系统调用表；

如x86平台的系统调用表arch/x86/kernel/syscall_table_32.S

如ARM平台的系统调用表arch/arm/kernel/entry-common.S

ENTRY(sys_call_table)

#include"calls.S"//arch/arm/kernel/calls.S文件内容如下：

/*0 */ CALL(sys_restart_syscall)

CALL(sys_exit)

CALL(sys_fork_wrapper)

CALL(sys_read)

CALL(sys_write)

/*5 */ CALL(sys_open)

CALL(sys_close)

..........

系统调用处理过程：

对于ARM来说，系统软中断的入口处理程序是vector_swi（arch/arm/kernel/entry-common.S）

ENTRY(vector_swi)

@获取系统调用号到scno(r7)中；

@加载sys_call_table表到tbl变量中

@调用系统调用

ldrcc pc,[tbl,scno,lsl#2]

基于tiny4412开发板的系统调用流程及示例：

Linux内核的唯一访问接口是系统调用，不同平台下的系统调用数目不一样，在ARM中，通用的系统调用有390个。通过修改内核的源码，增加第391个系统调用到内核中。

第一步：往内核添加一个自定义系统调用

在内核源码的arch/arm/kernel/sys_arm.c 文件中添加一个系统调用的实现：

gedit arch/arm/kernel/sys_arm.c

在文件最后添加如下代码，这个就是系统调用的实现代码：

asmlinkage long sys_foo(void)

{

printk("my syscallsys_foo!\n");

return THREAD_SIZE;

}

第二步：将系统调用添加到系统调用表中

gedit arch/arm/kernel/calls.S

在系统调用号为390后面添加，如下蓝色部分

/* 385 */ CALL(sys_memfd_create)

CALL(sys_bpf)

CALL(sys_execveat)

CALL(sys_userfaultfd)

CALL(sys_membarrier)

CALL(sys_mlock2)

CALL(sys_foo)

第三步：添加系统调用号

gedit arch/arm/include/uapi/asm/unistd.h

在系统调用号为390后面添加，如下蓝色部分

#define __NR_bpf (__NR_SYSCALL_BASE+386)

#define __NR_execveat (__NR_SYSCALL_BASE+387)

#define __NR_userfaultfd (__NR_SYSCALL_BASE+388)

#define __NR_membarrier (__NR_SYSCALL_BASE+389)

#define __NR_mlock2 (__NR_SYSCALL_BASE+390)

#define __NR_foo (__NR_SYSCALL_BASE+391)

第四步：修改系统调用数目

gedit arch/arm/include/asm/unistd.h

#include <uapi/asm/unistd.h>

*This may need to be greater than __NR_last_syscall+1 in order to

*account for the padding in the syscall table

#define __NR_syscalls (392) //该值要大于等于”最大的系统调用号+1”并且为4的整数倍，对齐

第五步：添加系统调用函数的声明到头文件中

gedit include/linux/syscalls.h

在文件的最后添加如下蓝色部分；

asmlinkage long sys_open_by_handle_at(int mountdirfd,

struct file_handle __user *handle,

int flags);

asmlinkage long sys_setns(int fd, int nstype);

asmlinkage long sys_foo(void);

#endif

第六步：添加完毕后，重新编译内核，并且使用重新编译的内核来启动开发板

make uImage LOADADDR=0x40008000 -j2

以上就是添加一个系统调用的过程，可通过一下应用程序做测试：

#include <linux/unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void)

{

long stack_size;

stack_size= syscall(391);//系统一般会通过c库来调用系统调用，但是自己定义的系统调用缺少c库的支持，只能使用宏来调用系统调用

printf("Thekernel stack size is %ld\n",stack_size);

return0;

}

交叉编译上面的测试程序，在开发板上运行查看效果

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