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发布于 2026-01-06 1 阅读
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如何向内核添加系统调用（syscall），并进行编译和测试？

如何向内核添加系统调用（syscall），并进行编译和测试？

syscall我的示例方法之一会将内容打印Hello world到内核缓冲区。

第二个方法是获取进程的 PID 并将elapsed time其打印到内核缓冲区，这在我的另一个教程中有所介绍：

奥美拉唑

如何向内核添加一个系统调用（syscall），用于打印给定PID进程的运行时间并进行测试？

厄默尔·居伦 ・ 2019年12月27日

#内核 #Unix #Linux #教程

1. 设置环境

我更倾向于获取root并执行这些步骤，以root避免过程中出现权限错误。如果您不想以 root 用户身份执行这些步骤，您可以直接使用sudo需要 root 权限的命令。



su -
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root输入密码后将切换到该用户root。然后，您可以先使用以下命令检查操作系统当前内核版本：



uname -r
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我这里会打印出这些4.19.0-6-amd64信息。接下来，我们需要获取内核源代码。我将使用比我当前版本稍新的版本（4.20.1），使用以下wget命令。



wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.20.1.tar.xz
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这将下载源代码4.20.1。这可能需要一些时间，大约2-3分钟，具体取决于您的网络速度。

使用以下命令提取压缩内核代码



tar -xvf linux-4.20.1.tar.xz
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它会创建一个名为“文件夹”的文件夹linux-4.20.1.tar.xz，并将压缩代码解压到该文件夹​​中。

现在我们将把目录切换到新的内核代码。



cd linux-4.20.1
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2. 向内核添加“Hello world”系统调用

我喜欢在添加新的系统调用时，为自己的文件创建一个新文件夹。



mkdir hello && cd hello
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之后，我将创建一个 C 文件来实现我的系统调用。我倾向于vim hello.c创建并编辑该文件，然后插入以下 C 代码。



#include <linux/kernel.h>

asmlinkage long sys_hello(void) 
{
        //printk prints to the kernel’s log file.
        printk("Hello world\n");
        return 0;
}
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我们需要Makefile在hello目录中创建一个文件。



vim Makefile
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然后插入以下内容：


 := hello.o
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然后，进入父目录（内核源代码主目录）：



cd ..
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我们需要将新的系统调用目录添加到 `<path>` 中Makefile，这样它也会编译我们的系统调用。为此，请core-y在 `<path>` 中搜索 `<path> Makefile`，然后找到 `<path>`。

在 vim 中，按下 ESC 键后可以进行搜索/core-y。


 += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

``` line and add `hello/` to the end of this line.

As a result, the line should be looking like this:

```core-y

 += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ hello/
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下一步是将新的系统调用添加到系统调用表中。
如果您使用的是 32 位系统，则需要修改syscall_32.tbl文件。



vim arch/x86/entry/syscalls/syscall_32.tbl
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对于 64 位系统，请进行更改syscall_64.tbl。



vim arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl
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我将继续使用我的 64 位操作系统，我的步骤也会相应调整。

我们需要在添加系统调用时保持表的结构。因此，我们将把代码行添加到行尾。我的最后一个系统调用有编号547，所以我将使用548，你也应该使用N+1。

我的系统调用数据：


       64        hello          sys_hello
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示例文件：



546     ...     ...     ...
547     ...     ...     ...
548     64      hello   sys_hello
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现在，我们需要将系统调用方法签名添加syscalls到头文件中syscalls.h。



vim include/linux/syscalls.h
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然后，在文档末尾的 #endif 语句之前添加以下行：



asmlinkage long sys_hello(void);
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3. 编译内核

编译之前，您需要安装一些软件包。请在终端中输入以下命令来安装所需的软件包：



apt-get install gcc &&
apt-get install libncurses5-dev &&
apt-get install bison &&
apt-get install flex &&
apt-get install libssl-dev &&
apt-get install libelf-dev &&
apt-get update &&
apt-get upgrade &&
apt-get make
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现在，您可以通过执行以下命令，使用配置菜单来配置内核：



make menuconfig
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重要提示：输入此命令时，建议您最大化终端屏幕。否则，可能会出现错误，并且不会弹出窗口。

使用上述命令配置 Linux 内核后，会弹出一个包含
菜单列表的窗口，您可以从中选择要配置的项目。如果您不熟悉配置，请检查文件系统菜单，确认是否已选择“ext4”。如果未选择，请选中并保存配置。

或者：您可以直接执行以下命令并使用默认配置。



make defconfig
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现在，我们终于可以使用以下命令编译内核了：



sudo make
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在我的单核虚拟机上，编译耗时 40 分钟到 1 小时。作为替代方案，您可以在虚拟机设置中增加虚拟机的核心数，并使用参数指定分配给虚拟机的核心数-jn。n

就我而言，我使用了以下 occmand 命令来处理 8 核虚拟机，这使得编译时间从 20 秒缩短到 1 分钟：



make -j8
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4. 安装我们的内核

编译成功后，要安装/更新内核，请使用以下命令：



make modules_install install
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该命令会在/boot/目录下创建一些文件，并automatically在 grub.cfg 文件中添加一个条目。
要检查条目是否正确添加，请检查目录下的文件/boot/。如果您已按步骤操作且未出现任何错误，除了其他文件外，您还会在该目录中找到以下文件。

5. 在新内核中测试我们的系统调用

现在我们只需要重启系统：



shutdown -r now
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计算机重启后，在grub高级选项中，可以看到有 2 个选项（不包括恢复模式选项）。

计算机重启后，您可以运行以下命令来检查内核版本：



uname -r
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4.20.1安装内核后，我的操作系统会打印出这条信息。

检查内核版本后，我们将syscall用一个简单的 C 程序进行测试。



vim hello_test.c
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将以下 C 代码插入到hello_test.c文件中：



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

int main()
{
        long int helloCheck = syscall(548);
        printf("System call sys_hello returned %ld\n", helloCheck);
        return 0;
}
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然后编译并运行它：



gcc hello_test.c -o hello.o && ./hello.o
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System call sys_hello returned 0如果执行过程中没有问题，它会打印相关信息。现在我们可以使用Hello world以下命令检查内核日志缓冲区，看看我们的代码是否在那里：



dmesg
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它会打印大量的行，最后我们应该会看到我们的Hello world。



[    ........] ...
[    ........] ...
[    ........] ...
[    2.858022] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): enp0s3: link is not ready
[    2.858144] ip (1443) used greatest stack depth: 12424 bytes left
[    2.860434] Adding 10483708k swap on /dev/sda5.  Priority:-2 extents:1 across:10483708k 
[    3.391290] hrtimer: interrupt took 4499049 ns
[    4.887969] e1000: enp0s3 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: RX
[    4.888216] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): enp0s3: link becomes ready
[  306.497742] Hello world
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我们可以观察到，我们的信息Hello world被打印到了内核日志缓冲区。所以它成功了！

错误修复

Debian证书问题

第一次尝试时，我遇到了如下错误：



make[1]: *** No rule to make target 'debian/certs/debian-uefi-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'.  Stop.
make: *** [Makefile:1055: certs] Error 2
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- 解决方案 -

我在debian.org 的 bug 报告区找到了这个问题的解决方案。该问题由Heinrich Schuchardt报告如下：

Debian 内核目前使用 CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="debian/certs benh@debian.org.cert.pem "构建。
这是通过以下链接引入的：https://alioth-lists-archive.debian.net/pipermail/kernel-svn-changes/2016-April/022904.html。

距离 Ben 的贡献已经过去两年了，但我们仍然没有使用内核模块签名（配置中未设置 CONFIG_MODULE_SIG）。

由于内核无需信任 Ben 的证书，请删除此设置。

此致

海因里希·舒哈特

因此，我已清除CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS配置文件中的配置。

在linux-4.20.1我的内核源代码目录中，有一个名为 `.config` 的文件，.config其中存储了内核的配置信息。我使用以下命令打开了它：



vim .config
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然后搜索CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS并更改



CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="debian/certs benh@debian.org.cert.pem"
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变成这样：



CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=""
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然后保存并关闭文件，再次尝试编译，就没有出现问题了。

由于这篇文章已经很长了，第二个例子我会在另一篇文章中发表。

请在下方留言提出您的问题和反馈意见。

奥美拉唑

如何向内核添加一个系统调用（syscall），用于打印给定PID进程的运行时间并进行测试？

厄默尔·居伦 ・ 2019年12月27日

#内核 #Unix #Linux #教程
文章来源：https://dev.to/omergulen/how-to-add-system-call-syscall-to-the-kernel-compile-and-test-it-3e6p
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