linux的系统调用，linux嵌入式软件开发

大家好，今天给各位分享linux的系统调用的一些知识，其中也会对linux嵌入式软件开发进行解释，文章篇幅可能偏长，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在就马上开始吧！

如何在Linux内核里增加一个系统调用

一、Linux0.11下添加系统调用：

我在bochs2.2.1中对linux0.11内核添加了一个新的系统调用，步骤如下：

1./usr/src/linux/include/unistd.h中添加：#define __NR_mytest 87

然后在下面声明函数原型：int mytest();

2./usr/src/linux/include/linux/sys.h中添加:extern int sys_mytest();

然后在sys_call_table中最后加上sys_mytest；

3.在/usr/src/linux/kernel/sys.c中添加函数实现如下：

int sys_mytest(){

printk("This is a test!");

return 123;

}

4.在/usr/src/linux/kernel/system_call.s中对系统调用号加1（原来是86改成了87）

5.然后到/usr/src/linux目录下编译内核make clean; make Image

6. cp/usr/src/linux/include/unistd.h/usr/include/unistd.h

7. reset bochs

8.在/usr/root中生成test.c文件如下：

#define __LIBRARY__

#include<unistd.h>

_syscall0(int,mytest)

int main(){

int a;

a= mytest();

printf("%d", a);

return 0;

}

9.然后gcc test.c编译之后运行a.out，前面所有步骤都通过，但是每次调用都是返回-1，然后我查过errno为1（表示操作不允许），就不知道为什么了？

系统知道的高手们能够告知一下，不胜感激！这个问题困扰我很久了！

二、新Linux内核添加系统调用

如何在Linux系统中添加新的系统调用

系统调用是应用程序和操作系统内核之间的功能接口。其主要目的是使得用户可以使用操作系统提供的有关设备管理、输入/输入系统、文件系统和进程控制、通信以及存储管理等方面的功能，而不必了解系统程序的内部结构和有关硬件细节，从而起到减轻用户负担和保护系统以及提高资源利用率的作用。

Linux操作系统作为自由软件的代表，它优良的性能使得它的应用日益广泛，不仅得到专业人士的肯定，而且商业化的应用也是如火如荼。在Linux中，大部分的系统调用包含在Linux的libc库中，通过标准的C函数调用方法可以调用这些系统调用。那么，对Linux的发烧友来说，如何在Linux中增加新的系统调用呢？

1 Linux系统调用机制

在Linux系统中，系统调用是作为一种异常类型实现的。它将执行相应的机器代码指令来产生异常信号。产生中断或异常的重要效果是系统自动将用户态切换为核心态来对它进行处理。这就是说，执行系统调用异常指令时，自动地将系统切换为核心态，并安排异常处理程序的执行。Linux用来实现系统调用异常的实际指令是：

Int$0x80

这一指令使用中断/异常向量号128（即16进制的80）将控制权转移给内核。为达到在使用系统调用时不必用机器指令编程，在标准的C语言库中为每一系统调用提供了一段短的子程序，完成机器代码的编程工作。事实上，机器代码段非常简短。它所要做的工作只是将送给系统调用的参数加载到CPU寄存器中，接着执行int$0x80指令。然后运行系统调用，系统调用的返回值将送入CPU的一个寄存器中，标准的库子程序取得这一返回值，并将它送回用户程序。

为使系统调用的执行成为一项简单的任务，Linux提供了一组预处理宏指令。它们可以用在程序中。这些宏指令取一定的参数，然后扩展为调用指定的系统调用的函数。

这些宏指令具有类似下面的名称格式：

_syscallN（parameters）

其中N是系统调用所需的参数数目，而parameters则用一组参数代替。这些参数使宏指令完成适合于特定的系统调用的扩展。例如，为了建立调用setuid（）系统调用的函数，应该使用：

_syscall1（ int， setuid， uid_t， uid）

syscallN（）宏指令的第1个参数int说明产生的函数的返回值的类型是整型，第2个参数setuid说明产生的函数的名称。后面是系统调用所需要的每个参数。这一宏指令后面还有两个参数uid_t和uid分别用来指定参数的类型和名称。

另外，用作系统调用的参数的数据类型有一个限制，它们的容量不能超过四个字节。这是因为执行int$0x80指令进行系统调用时，所有的参数值都存在32位的CPU寄存器中。使用CPU寄存器传递参数带来的另一个限制是可以传送给系统调用的参数的数目。这个限制是最多可以传递5个参数。所以Linux一共定义了6个不同的_syscallN（）宏指令，从_syscall0（）、_syscall1（）直到_syscall5（）。

一旦_syscallN（）宏指令用特定系统调用的相应参数进行了扩展，得到的结果是一个与系统调用同名的函数，它可以在用户程序中执行这一系统调用。

2添加新的系统调用

如果用户在Linux中添加新的系统调用，应该遵循几个步骤才能添加成功，下面几个步骤详细说明了添加系统调用的相关内容。

（1）添加源代码

第一个任务是编写加到内核中的源程序，即将要加到一个内核文件中去的一个函数，该函数的名称应该是新的系统调用名称前面加上sys_标志。假设新加的系统调用为mycall(int number)，在/usr/src/linux/kernel/sys.c文件中添加源代码，如下所示：

asmlinkage int sys_mycall(int number)

{

return number;

}

作为一个最简单的例子，我们新加的系统调用仅仅返回一个整型值。

（2）连接新的系统调用

添加新的系统调用后，下一个任务是使Linux内核的其余部分知道该程序的存在。为了从已有的内核程序中增加到新的函数的连接，需要编辑两个文件。

在我们所用的Linux内核版本（RedHat 6.0，内核为2.2.5-15）中，第一个要修改的文件是：

/usr/src/linux/include/asm-i386/unistd.h

该文件中包含了系统调用清单，用来给每个系统调用分配一个唯一的号码。文件中每一行的格式如下：

#define __NR_name NNN

其中，name用系统调用名称代替，而NNN则是该系统调用对应的号码。应该将新的系统调用名称加到清单的最后，并给它分配号码序列中下一个可用的系统调用号。我们的系统调用如下：

#define __NR_mycall 191

系统调用号为191，之所以系统调用号是191，是因为Linux-2.2内核自身的系统调用号码已经用到190。

第二个要修改的文件是：

/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S

该文件中有类似如下的清单：

.long SYMBOL_NAME（）

该清单用来对sys_call_table[]数组进行初始化。该数组包含指向内核中每个系统调用的指针。这样就在数组中增加了新的内核函数的指针。我们在清单最后添加一行：

.long SYMBOL_NAME(sys_mycall)

（3）重建新的Linux内核

为使新的系统调用生效，需要重建Linux的内核。这需要以超级用户身份登录。

#pwd

/usr/src/linux

#

超级用户在当前工作目录（/usr/src/linux）下，才可以重建内核。

#make config

#make dep

#make clearn

#make bzImage

编译完毕后，系统生成一可用于安装的、压缩的内核映象文件：

/usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage

（4）用新的内核启动系统

要使用新的系统调用，需要用重建的新内核重新引导系统。为此，需要修改/etc/lilo.conf文件，在我们的系统中，该文件内容如下：

boot=/dev/hda

map=/boot/map

install=/boot/boot.b

prompt

timeout=50

image=/boot/vmlinuz-2.2.5-15

label=linux

root=/dev/hdb1

read-only

other=/dev/hda1

label=dos

table=/dev/had

首先编辑该文件，添加新的引导内核：

image=/boot/bzImage-new

label=linux-new

root=/dev/hdb1

read-only

添加完毕，该文件内容如下所示：

boot=/dev/hda

map=/boot/map

install=/boot/boot.b

prompt

timeout=50

image=/boot/bzImage-new

label=linux-new

root=/dev/hdb1

read-only

image=/boot/vmlinuz-2.2.5-15

label=linux

root=/dev/hdb1

read-only

other=/dev/hda1

label=dos

table=/dev/hda

这样，新的内核映象bzImage-new成为缺省的引导内核。为了使用新的lilo.conf配置文件，还应执行下面的命令：

#cp/usr/src/linux/arch/i386/boot/zImage/boot/bzImage-new

其次配置lilo:

#/sbin/lilo

现在，当重新引导系统时，在boot:提示符后面有三种选择：linux-new、linux、dos，新内核成为缺省的引导内核。

至此，新的Linux内核已经建立，新添加的系统调用已成为操作系统的一部分，重新启动Linux，用户就可以在应用程序中使用该系统调用了。

（5）使用新的系统调用

在应用程序中使用新添加的系统调用mycall。同样为实验目的，我们写了一个简单的例子xtdy.c。

/* xtdy.c*/

#include

_syscall1(int,mycall,int,ret)

main()

{

printf("%d\n",mycall(100));

}

编译该程序：

# cc-o xtdy xtdy.c

执行：

# xtdy

结果：

# 100

注意，由于使用了系统调用，编译和执行程序时，用户都应该是超级用户身份。

linux strace命令

linux系统下strace命令是什么呢？下面是strace命令具体介绍：

1、strace命令简介：

strace常用来跟踪进程执行时的系统调用和所接收的信号。在Linux里，进程不能直接访问硬件设备，当进程需要访问硬件设备(比如读取磁盘文件，接收网络数据等等)时，必须由用户态模式切换至内核态模式，通过系统调用访问硬件设备。strace可以跟踪到一个进程产生的系统调用,包括参数，返回值，执行消耗的时间。

2、输出参数含义：

root@ubuntu:/usr# strace cat/dev/null

execve(/bin/cat, [cat,/dev/null], [/* 22 vars*/])= 0

brk(0)= 0xab1000

access(/etc/ld.so.nohwcap, F_OK)=-1 ENOENT(No such file or directory)

mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS,-1, 0)= 0x7f29379a7000

access(/etc/ld.so.preload, R_OK)=-1 ENOENT(No such file or directory)

...

brk(0)= 0xab1000

brk(0xad2000)= 0xad2000

fstat(1,{st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0),...})= 0

open(/dev/null, O_RDONLY)= 3

fstat(3,{st_mode=S_IFCHR|0666, st_rdev=makedev(1, 3),...})= 0

read(3,, 32768)= 0

close(3)= 0

close(1)= 0

close(2)= 0

exit_group(0)=?

每一行都是一条系统调用，等号左边是系统调用的函数名及其参数，右边是该调用的返回值。

strace显示这些调用的参数并返回符号形式的值。strace从内核接收信息，而且不需要以任何特殊的方式来构建内核。

3、strace命令参数：

-c统计每一系统调用的所执行的时间,次数和出错的次数等.

-d输出strace关于标准错误的调试信息.

-f跟踪由fork调用所产生的子进程.

-ff如果提供-o filename,则所有进程的跟踪结果输出到相应的filename.pid中,pid是各进程的进程号.

-F尝试跟踪vfork调用.在-f时,vfork不被跟踪.

-h输出简要的帮助信息.

-i输出系统调用的入口指针.

-q禁止输出关于脱离的消息.

-r打印出相对时间关于,,每一个系统调用.

-t在输出中的每一行前加上时间信息.

-tt在输出中的每一行前加上时间信息,微秒级.

-ttt微秒级输出,以秒了表示时间.

-T显示每一调用所耗的时间.

-v输出所有的系统调用.一些调用关于环境变量,状态,输入输出等调用由于使用频繁,默认不输出.

-V输出strace的版本信息.

-x以十六进制形式输出非标准字符串

-xx所有字符串以十六进制形式输出.

-a column

设置返回值的输出位置.默认为40.

-e expr

指定一个表达式,用来控制如何跟踪.格式如下:

[qualifier=][!]value1[,value2]...

qualifier只能是 trace,abbrev,verbose,raw,signal,read,write其中之一.value是用来限定的符号或数字.默认的 qualifier是 trace.感叹号是否定符号.例如:

-eopen等价于-e trace=open,表示只跟踪open调用.而-etrace!=open表示跟踪除了open以外的其他调用.有两个特殊的符号 all和 none.

注意有些shell使用!来执行历史记录里的命令,所以要使用\\.

-e trace=set

只跟踪指定的系统调用.例如:-e trace=open,close,rean,write表示只跟踪这四个系统调用.默认的为set=all.

-e trace=file

只跟踪有关文件操作的系统调用.

-e trace=process

只跟踪有关进程控制的系统调用.

-e trace=network

跟踪与网络有关的所有系统调用.

-e strace=signal

跟踪所有与系统信号有关的系统调用

-e trace=ipc

跟踪所有与进程通讯有关的系统调用

-e abbrev=set

设定 strace输出的系统调用的结果集.-v等与 abbrev=none.默认为abbrev=all.

-e raw=set

将指定的系统调用的参数以十六进制显示.

-e signal=set

指定跟踪的系统信号.默认为all.如 signal=!SIGIO(或者signal=!io),表示不跟踪SIGIO信号.

-e read=set

输出从指定文件中读出的数据.例如:

-e read=3,5

-e write=set

输出写入到指定文件中的数据.

-o filename

将strace的输出写入文件filename

-p pid

跟踪指定的进程pid.

-s strsize

指定输出的字符串的最大长度.默认为32.文件名一直全部输出.

-u username

以username的UID和GID执行被跟踪的命令

linux操作系统 什么是系统调用什么是库函数二者有何区别

系统调用楼上说的比较详细了，那我说下库函数和系统调用的区别：

人们在长期编程中发现使用系统调用有个重大的缺点，那就程序的移植性，比如说：linux系统提供的系统调用的函数和windows就不一样，2者不单单是实现的方式不同，提供给用户的函数名，参数都不同，这个可以理解。因此一个实现好的程序，利用了linux的系统调用譬如说wait4函数，那么他在windows上编译是通不过的。于是人们想了个办法，就是封装了windows和linux系统调用，给大家一个统一的函数（我习惯叫它接口),那么这样程序的移植性问题就解决了。

所以可以这么认为库函数是对系统调用的封装（不是所有的库函数都是），为的是解决一些公共的问题和提供统一的系统调用的接口，他和系统调用的优缺点就是：系统调用速度是明显要快于库函数（并不一定全部是，但绝大部分是），但系统调用缺乏移植性。库函数速度要慢，但解决了移植问题。这些在开发过程中要根据自己的实际情况来决定使用那一个。