Linux内核系统调用扩展研究.doc

2012-07-19#####L##in#u#x##内##核20系12统-0调7-用19扩##展##研#2#0#究1#2-07-19######## 张步忠1 ,金海平2 (1 . 安庆师范学院 计算机系 ,安徽 安庆 246011 ; 2 . 安庆师范学院 数学系 ,安徽 安庆 246011) 摘 要 :系统调用是操作系统内核提供给用户使用内核服务的接口 。Linux 操作系统由于其自由开放性 ,用户可在原有基 础上 ,添加新的系统调用 ,以便提供更多的服务 。基于 Linux2 . 4 内核 ,文中研究了 Linux 操作系统系统调用的实现机制 , 并以基于数据库的文件系统功能扩展为例 ,说明系统调用扩展的实现过程 。 关键词 :Linux ; 系统调用 ;扩展 中图分类号 : TP316 . 8 文献标识码 :A 文章编号 :1673 - 629 X( 2007) 05 - 0163 - 03 Research of L inux Kernel System Call Expansion ZHAN G Bu2zho ng1 ,J IN Hai2ping2 (1 . Depart ment of Co mp uter ,Anqing Teachers College ,Anqing 246011 ,China ; 2 . Depart ment of Mat hematics ,Anqing Teachers College ,Anqing 246011 ,China) Abstract :The system call is a user interface ,which t he operating system kernel p rovides to users using kernel service . Because of Linux op2 erating system f reedo m and openness ,users may expand new ,specific applicatio n system call as t he o riginal fo undatio n ,which can p rovide to us mo re services. In t his paper ,based o n Linux 2 . 4 kernel ,realizatio n mechanism of Linux system call is int ro duced. A case of f unctio n expansio n of file system based o n database is used to demo nst rate t he realizatio n p rocess. Key words :Linux ; system call ;expansio n 系统调用 现代计算机系统一般出于安全性和系统保护等方 面的需要 ,划分出不同的操作权限 。如 Intel x86 系列 从硬件上划分了 4 个不同的操作等级 : 0 级最高 ,可拥 有所有的系统操作权限 ,3 级最低 , 操作是受约束的 , 特别是一些特权指令是不能运行的 , 想要运行运行这 些指令也只有转到更高的权限级别 。一些操作系统根 据需要 ,如 U nix 操作系统[ 1 ] 也划分了用户和内核两个 不同的操作级别 ,将进程管理 、内存管理 、设备管理等 关键性的核心功能放在内核级 ,shell 接口 、用户程序等 放在用户级运行 。并把两者放在不同的地址空间 , 用 户和内核空间是不能直接通信和相互调用程序的 , 用 户也不能直接访问硬件 ,从而防止了一部分低手段的 用户程序侵害 ,提高了安全性 。 但是很多情况下 ,需要内核程序提供服务 ,如用户 登录需要创建一个新的会话进程 。为了既不破坏这种 机制 ,又能让用户使用内核控制的资源 ,操作系统提供 了一种用户使用内核服务的机制 , 即系统调用 。系统 调用函数通常由用户进程在用户态下调用 , 内核通过 system - call 函数响应系统调用产生的软中断 , 在正确 访问核心栈 、系统调用开关表之后陷入到操作系统内 核中进行处理 。 基于此 ,文中主要讨论了源代码开放的 Linux 环 境下的系统调用实现机制 ,并针对基于数据库的文件 系统的用户接口扩展的实际需要 , 介绍如何扩展内核 系统调用 。 1 2 L inux 系统调用实现过程 Linux 操作系统采用类似 U nix 内核方式 , 把操作 系统也分成系统状态和用户状态[ 2 ] 。 Linux 下 每 个 进 程 都 有 4 GB 的 虚 拟 空 间 , 但 这 4 GB