簡介

學號520 實驗環境基於ubuntu18.04

選擇系統調用號20 getpid()分析

實驗目的

• 學會使用gdb工具跟蹤linux內核函數調用
• 學會使用C代碼和嵌入式匯編使用系統中斷
• 分析system_call中斷處理過程

實驗步驟

1.下載linux5.0.1內核並編譯

• wget https://mirrors.aliyun.com/linux-kernel/v5.x/linux-5.0.1.tar.xz

• xz -d linux-5.0.1.tar.xz
• tar -xvf linux-5.0.1.tar

安裝缺少的包

• sudo apt install make
• sudo apt install gcc
• sudo apt install make-guile
• sudo apt install libssl-dev
• sudo apt-get install bison
• sudo apt-get install libncurses-dev
• sudo apt-get install flex

配置

• make mrproper
• sudo make menuconfig

編譯啟動映像

• sudo make bzImage -j4（四線程）

2.制作根文件系統

先安裝 sudo apt install gcc-4.8 gcc-4.8-multilib g++-4.8 g++-4.8-multilib

• cd ~/LinuxKernel/
• mkdir rootfs
• git clone https://github.com/mengning/menu.git
• cd menu
• gcc -pthread -o init linktable.c menu.c test.c -m32 -static
• cd ../rootfs
• cp ../menu/init ./
• find . | cpio -o -Hnewc |gzip -9 > ../rootfs.img

3.啟動Menu

• qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img

4. 跟蹤調試內核啟動

使用gdb斷點

• qemu-system-x86_64 -kernel linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -S -s -append nokaslr

5.選擇系統調用號20的系統調用進行跟蹤分析

API和系統調用不是一個含義，API是應用編程接口，只是一個函數定義。而系統調用通過軟中斷（trap）向內核發出一個明確的請求。
API的作用是觸發一個系統調用，這樣系程序員只需要調用API，而不用觸發中斷，傳遞調用號等過程。
每個系統調用對應一個封裝例程，庫（Libc）引用這些封裝例程定義出給用戶的API。
所以一個API可能對應0~n個系統調用

在test.c中增加函數GetPID

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 int GetPID()
 4  {
 5 　　pid_t t,asm_t;
 6 　　t =getpid();
 7 　　printf("pid = %d\n",t);
 8 　　asm volatile(
 9 　　　　"mov $0x14,%%eax\n\t"
10 　　　　"int $0x80\n\t"
11 　　　　"mov %%eax,%0\n\t"
12  　　　　:"=m"(asm_t)
13 　　);
14 　　printf("asm_t = %d\n",asm_t);
15 　　return 0;
16  }

從實驗中我們可以發現
通過eax傳遞系統調用號，然後由system_call交給system_service完成工作；system_service完成工作後，結果又由eax傳遞給用戶態堆棧。

2019-舉例跟蹤分析Linux內核5.0系統調用處理過程