1.編譯內核

(1).源碼下載鏈接

(2).查看本機配置參數命令:screenfetch；

(3).三種編譯方式進行內核編譯配置

make menuconfig

 make xconfig

 make gconfig(需要安裝GTK Package)

(4).查看內核配置文件: ll -a | grep config；

(5).清除上一次構建生成的config文件:make mrproper；

(6).編譯內核:make -jn 可以加快內核編譯，n為線程數，編譯時間與電腦配置有關；

(7).清除上一次內核編譯過程生成的文件:make clean；

(8).編譯結果內核鏡像文件生成路徑:linux-5.19.4/arch/x86/boot/bzImage；

內核編譯

內核鏡像文件

2.編譯命令行工具集合busyBox

(1).busyBox源碼下載鏈接

(2).解壓源碼后，進行make menuconfig配置編譯選項。開啟靜態編譯Build Static；binary(no shared libs)選項；

(3).編譯busyBox源碼:make -j4；

(4).編譯完成后進行安裝:make install；

(5).命令行工具安裝在路徑:busybox-1.35.0/_install/bin/；

(6).在命令行工具安裝路徑下執行可執行程序./busybox --help可以查詢當前所有可用的命令；

(7).在命令行工具安裝路徑下執行可執行程序./busybox sh可以進入shell環境；

busybox編譯

3.使用busybox制作initramfs

(1).在home目錄下創建initramfs/bin文件夾；

(2).從已經編譯并安裝好的busybox目錄busybox-1.35.0/_install/bin/下將可執行程序busybox拷貝到initramfs/bin目錄下；

(3).在initramfs目錄下創建文件init, 并修改其權限為可執行chmod +x init ；

(4).切換到目錄initramfs下，執行find . -print0 | cpio -ov --null --format=newc | gzip -9 > initramfs.img命令將該目錄下的所有文件使用cpio命令歸檔并使用gzip進行壓縮，生成initramfs.img文件；

#!/bin/busybox sh


/bin/busybox mkdir -p /proc && /bin/busybox mount -t proc none /proc


/bin/busybox echo "Hello Syscall"


export 'PS1=(kernel) = >'
/bin/busybox sh

4.系統調用

(1).查詢syscall用法:man 2 syscall

(2).系統調用:上層應用程序調用的API

舉例:C庫中的printf() --> glibc 庫中的write() --> kernel中的write()

(3).系統調用和計算機的體系結構相關

(4).系統調用的指令

syscall和init

     syscall是64bit機器的指令,init是32bit機器的指令

(5).系統調用的返回值

返回值存儲在rax、rdx寄存器中

(6).系統調用的參數

支持6個參數,分別對應6個寄存器

5.系統調用相關的代碼位置

(1).不同體系結構有不同的系統調用
arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl
(2).系統調用屬于內核的一部分,不能作為模塊進行編譯
對系統調用的修改需要重新編譯內核
(3).宏__NR_syscalls
系統調用的個數
arch/x86/include/generated/uapi/asm/unistd_64.h
注意:系統調用的編號從0開始的

6.實例:添加新的系統調用(獲取cpu的個數)

(1).注冊系統調用號
arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl文件中，例如 :添加451 common get_cpu_number sys_get_cpu_number

(2).聲明系統調用函數
在include/linux/syscalls.h文件中,添加聲明asmlinkage long sys_get_cpu_number(void)
(3).實現系統調用
在kernel/sys.c文件中實現系統調用，具體代碼如下:

SYSCALL_DEFINE0(get_cpu_number){
        return num_present_cpus();
    }

7.使用QEMU測試新的系統調用

(1).重新編譯內核，具體見第1小節；

(2).使用busybox制作initramfs，具體見第3小節；

(3).本地靜態編譯測試代碼gcc -static get_cpu.c -o get_cpu,將編譯生成的可執行文件get_cpu拷貝進initramfs文件夾中，進行打包；

/************************************************************************
    > File Name: get_cpu.c
    > Author: CurryCoder
    > Mail: [email protected] 
    > Created Time: 2022年09月18日 星期日 09時42分51秒
************************************************************************/


#include < stdio.h >
#include < unistd.h >
#include < sys/syscall.h >


int main(){
  int pid = syscall(39);
  printf("pid=%dn",pid);


  int cpu_number = syscall(451); // 451為get_cpu_number的系統調用號
  printf("cpus=%dn",cpu_number);

  return 0;
}

(4).編寫Makefile文件

.PHONY: clean initramfs run


${shell mkdir -p build}


initramfs:
  cd initramfs && find . -print0 | cpio -ov --null -H newc | gzip -9 > ../build/initramfs.img


clean:
  rm -rf build


run:
  qemu-system-x86_64 
    -kernel bzImage 
    -m 256M 
    -smp 4 
    -nographic 
    -initrd build/initramfs.img 
    -append "init=/init earlyprintk=serial,ttyS0 console=ttyS0"

整個目錄結構

(5).啟動QEMU模擬內核啟動,可以調整-smp參數觀察效果

啟動QEMU

測試結果