操作系统Linux：增加系统调用
一、系统调用简介
Linux内核中设置了一组用于实现各种系统功能的子程序，称为系统调用。用户可以通过系统调用命令在自己的应用程序中调用它们。从某种角度来看，系统调用和普通的函数调用非常相似。区别仅仅在于，系统调用由操作系统核心提供，运行于核心态；而普通的函数调用由函数库或用户自己提供，运行于用户态。二者在使用方式上也有相似之处。
一般的，进程是不能访问内核的。它不能访问内核所占内存空间也不能调用内核函数。CPU硬件决定了这些（这就是为什么它被称作"保护模式"）。系统调用是这些规则的一个例外。其原理是进程先用适当的值填充寄存器，然后调用一个特殊的指令，这个指令会跳到一个事先定义的内核中的一个位置。进程可以跳转到的内核位置叫做sysem_call。这个过程检查系统调用号，这个号码告诉内核进程请求哪种服务。然后，它查看系统调用表(sys_call_table)找到所调用的内核函数入口地址。接着，就调用函数，等返回后，做一些系统检查，最后返回到进程（或到其他进程，如果这个进程时间用尽）。
二、准备工作
1.在VMware Workstation下安装Linux(Ubuntu)系统
我就是按这个安装的
https://blog.csdn.net/u014337397/article/details/80751753
2.Ubuntu下安装VMware Tools
推荐按这个安装
https://blog.csdn.net/Franticquanshi/article/details/81348796
3.下载Linux系统内核
下载网址 https://www.kernel.org/
点击下载按钮，接下来选择保存文件。
（好像用虚拟机里面的火绒浏览器下载速度会更快一点！反正慢慢等待吧。）
三、系统调用的实现
1、获取root权限
单击鼠标右键，点击“打开终端”，输入sudo su，回车后，输入用户名的密码，按回车键即可。(注意：密码不会显示，并且整个过程必须在root权限下完成！！！)
2、安装相关编译程序
依次输入
sudo apt-get install build-essential kernel-package libncurses5-dev
sudo apt-get install libncurses5-dev libssl-dev
sudo apt-get install build-essential openssl
sudo apt-get install zlibc minizip
sudo apt-get install libidn11-dev libidn11
sudo apt-get install bison flex
3、获取内核
将下载好的linux-5.1.tar.xz拖到桌面上
在终端输入sudo mv /home/hejiaxing/桌面/linux-5.1.tar.xz /usr/src/
（建议在文件属性里复制文件名和文件地址，以免出错，.tar.xz后有一个空格不要漏敲！）
4、解压内核
在终端依次输入：
cd /usr/src
sudo tar -xvf /usr/src/linux-5.1.tar.xz
5、进入解压文件目录，安装vim编辑器
在终端依次输入：
cd /usr/src/linux-5.1/kernel
sudo apt-get install vim
6、编辑sys.c文件
(1)进入sys.c
在终端输入 vim sys.c
(2)在文件的末尾加入函数（这个函数自己写）
asmlinkage long sys_hejxtest(void){
printk(“Good evening!”);
return 1;
}
vim快捷键： i进入编辑，esc退出编辑状态， G跳到末尾， gg进入开头， :wq保存退出，:q不保存退出)
7、syscalls.h中加入声明
(1)进入syscalls.h
在终端依次输入：
cd /usr/src/linux-5.1/arch/x86/include/asm/
vim syscalls.h
(2)添加声明
在文件最末尾添加
asmlinkage long sys_hejxtest(void);
8、添加系统调用id
(1)进入syscalls._64.tbl
在终端依次输入：
cd /usr/src/linux-5.1/arch/x86/entry/syscalls
vim syscall_64.tbl
(2)编辑
在文件如图位置添加
335 64 hejxtest sys_hejxtest
(335是系统调用号，hejxtest函数名)
使用esc + :wq命令保存退出
9、配置内核
在终端依次输入：
cd /usr/src/linux-5.1
sudo make mrproper
sudo make clean
sudo make menuconfig
将General setup内的Local version修改成新的名称，比如我的hejxtest，保存后自动退出(保存依次点击Exit，出现ok点击即可)。
10、编译内核
根据自己处理器的最大线程数目来编译。
输入 make -j4
(虚拟机中处理器的核总数为4个，耗时较长，我花了将近3个小时，耐心等待！）
11、安装内核
在终端依次输入：
make modules_install
make install
成功后重启虚拟机。
12、调用系统指令验证
在桌面打开终端，进入root权限。
(1)在终端输入 uname -r
查看使用的内核，结果显示使用的正是自己刚刚编译好的内核，表示Ubuntu系统的内核编译成功，并且内核成功更换为刚编译的内核。
(2)输入指令 vim hejx.cpp
输入i编辑代码
#include
#include<linux/kernel.h>
#include<syscall.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
cout<<“System call sys_hejxtest has been used.”<<endl;
long int a=syscall(335);
cout<<"System call sys_xutest return : "<<a<<endl;
syscall(335);
return 0;
}
使用esc + :wq命令保存退出
(3)输入指令 g++ hejx.cpp
会在如下文件夹中生成hejx.cpp和a.out文件
(4)输入指令 ./a.out
(5)输入指令 dmesg
最后一行出输出"Good evening!"，系统调用函数成功实现了。
至此，系统调用完全实现了！！！
四、感想
第一次写博客，可能意思表达不太清楚，如果有错误的地方，欢迎大家指正！
能够完成这次任务，十分感谢学长@King_LJames的耐心指导，他也发表了一篇博客[https://blog.csdn.net/qq_41175905/article/details/80529245]，对我启发很大。
这次在配置和编译内核时，容易出现缺少某个软件包的问题，按照错误里提示缺什么包就下载什么包，基本上就可以解决问题了。
在做这方面的题目时，应该多看看大牛的博客，耐心请教。再自己尝试去动手编译，这样才能培养自己的动手能力。