作者:李艷彬
---------------------------------------------------------
當前，在國產自主版權的操作系統這面大旗的倡導下，IT界掀起了一浪高過一浪的Linux編程熱潮。Linux以其源碼開放、配置靈活等不可多得的優越性吸引著越來越多的編程愛好者深入Linux的內核開發。筆者近來實踐過一個Linux的實時化改造課題任務，積累了一點Linux內核編程的實戰經驗，在這裡想就編譯內核、增加系統調用等方面的問題和感興趣的愛好者共做切磋。
編譯內核
在Linux編程的實踐中，經常會遇到編譯內核的問題。為什麼要編譯內核呢？其一，可以定製內核模塊。Linux引入了「動態載入模塊」的概念，使用戶可以把驅動程序以及非必要的內核功能代碼編譯成「模塊」，由系統在需要時動態載入，不需要時自動卸載，從而提高了系統的效率和靈活性。其二，可以定製系統功能。當添加某種設備時、增加系統功能時、系統暴露出缺陷需要打「補丁」時，當新版內核出現準備用來升級時，編譯內核是不可避免的。而且，編譯內核正是Linux獨有的「系統級DIY」的魅力所在！
好，現在就讓我們一起開始——編譯內核！
（1）安裝源碼
首先要確定自己Linux系統是否已安裝了內核源碼：
# rpm -q kernel-source
kernel_source-2.2.5-16
如果證實沒有安裝，則需要找來安裝盤或從網上下載kernel-source-2.2.5-15.i386.rpm並安裝：
# rpm -Uhv kernel-source-2.2.5-15.i386.rpm
如果是升級到新版本，則需要找來升級包（linux-2.2.16.tar.gz），自己解壓安裝：
# cd /usr/src
進入源碼目錄。
# rm -rf linux
刪除以前的鏈接。
# tar xzvf linux-2.2.16.tar.gz
解壓升級包。
# ln -s linux-2.2.16 linux
重建目錄鏈接。
（2）配置內核
進入內核源碼所在目錄：
# cd /usr/src/linux
先清除多餘的（一般是以前編譯生成的）文件：
# make mrproper
開始配置內核（如果對各選項不是很熟悉的話，建議按回車鍵）：
# make config
（3）編譯內核
清除以前生成的目標文件及其他文件：
# make clean
理順各文件之間的依存關係：
# make dep
編譯壓縮的內核：
# make bzImage
編譯模塊：
# make modules-install
（4）裝新內核
將新內核文件複製到用於存放啟動文件的 /boot目錄：
# cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.new
# cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz.new
進入啟動目錄：
# cd /boot
給新內核建立鏈接：
# rm System.map
# ln -s System.new System.map
# rm vmlinuz
# ln -s vmlinuz.new vmlinuz
編輯LILO的配置文件/etc/lilo.conf ，使LILO能啟動新內核：
# vi /etc/lilo.conf
在文件末加入以下部分：（后兩行內容要與舊內核相應行保持一致）
image=/boot/vmlinuz.new
lable=new
root=/dev/hda3
read-only
重寫LILO的啟動扇區，使改動生效：
# lilo
（5）重啟系統
# reboot
當重啟后出現 lilo: 提示時輸入新內核的標號（按TAB鍵可顯示所有的標號）：
lilo: new
OK！！boot new......
.....
一切運行正常，新內核引導成功！
以上步驟在pentium Ⅲ/64M/20G、Red Hat Linux 6.0（2.2.5-15）機上測試通過。
增加系統調用
在實際編程中，尤其是當我們需要增加或完善系統功能的時候，我們經常會用到系統調用函數。系統調用函數通常由用戶進程在用戶態下調用，內核通過system_call 函數響應系統調用產生的軟中斷，在正確訪問核心棧、系統調用開關表之後陷入到操作系統內核中進行處理。
系統調用是用戶進程由用戶態切換到核心態的一種常見方式。利用編寫系統調用函數來直接調用了部分操作系統內核代碼，也是Linux內核編程者必修之功。下面筆者以在Linux中創建一個名為print_info的系統調用函數為例，來說明如何為內核增加系統調用。
需要以下幾個基本步驟：
1、編寫系統調用函數
編輯sys.c文件：
# cd /usr/src/linux/kernel
# vi sys.c
在文件的最後增加一個系統調用函數：
asmlinkage int sys_print_info(int testflag)
{
printk(" Its my syscall function!n");
return 0;
}
該函數有一個int型入口參數testflag,並返回整數0。
2、修改與系統調用號相關的文件
編輯入口表文件：
# cd /usr/src/linux/arch/i386/kernel
# vi entry.S
把函數的入口地址加到sys_call_table表中：
arch/i386/kernel/entry.S中的最後幾行源代碼修改前為：
......
.long SYMBOL_NAME(sys_sendfile)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */
.long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */
rept NR_syscalls-190
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall)
.endr
修改後為：
......
.long SYMBOL_NAME(sys_sendfile)
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */
.long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */
.long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */
.long SYMBOL_NAME(sys_print_info) /* added by I */
.rept NR_syscalls-191
.endr
修改相應的頭文件：
# cd /usr/src/linux/include/asm
# vi unistd.h
把增加的sys_call_table表項所對應的向量，在include/asm/unistd.h中進行必要申明，以供用戶進程和其他系統進程查詢或調用。
#define __NR_putpmsg 189
#define __NR_vfork 190
#define __NR_print_info 191 /* added by I */
3、編譯內核，再重啟動
4、測試
編寫用戶測試程序（test.c）：
# vi test.c
#include
#include
extern int errno;
_syscall1(int,print_info,int,testflag)
main()
{
int i;
i= print_info(0);
if(i==0)
printf("i=%d , syscall success!n",i);
}
如果要在用戶程序中使用系統調用函數，那麼在主函數main前必須申明調用_syscall，其中1 表示該系統調用只有一個入口參數，第一個int 表示系統調用的返回值為整型，print_info為系統調用函數名，第二個int 表示入口參數的類型為整型，testflag為入口參數名。
編譯測試程序：
# gcc -o test test.c
執行測試程序：
# ./test
Its my syscall function!
i=0, syscall success!
ok!!!增加系統調用函數成功！
以上步驟在pentium Ⅲ/64M/20G、Red Hat Linux 6.0（2.2.5-15）機上測試通過。
