Linux02——操作系统接口_linux接口

一、前言

OS是软硬件之前的桥梁：操作系统管理硬件，最终以服务的形式提供给用户。如用户读取磁盘数据，OS设备管理将读出来的数据通过文件系统交给用户。OS管理员对CPU（进程）管理，对内存管理，对设备管理，对文件管理。

操作系统接口标准遵从POSIX标准，potable operating System interface of UNIX。

操作系统接口类型：图形接口(GUI)、命令行（shell）、编程接口（应用程序）

一次系统调用：用户态陷入到内核态，内核执行系统调用服务例程，处理结束后返回用户态。

DOS如何系统调用：DOS提供一组实现特殊功能的子程序，大概50多个，供编程人员使用减轻编程工作量。包括管理磁盘文件，负责磁盘空间分配，DOS与外层模块联系等

二、系统调用机制

LInux接口分为用户接口（图形），库函数接口，系统调用接口，再往下层是内核态。

 系统调用是与具体的操作系统相关的，API遵循POSIX标准，API有的需要系统调用，有的不需要如strcpy。系统调用可以看做是内核与用户空间进行交互的接口。

查看 各个子系统相关的工具集，跟踪进程所调用的系统，通过strace命令查看一个应用程序所调用的系统调用，它是Linux下的程序调试工具，可以统计每一个系统调用执行的时间，被调用的次数和出错的次数。

strace -c 可执行文件名

 从用户态到系统调用：fwrite -> 库glibc调用系统调用write->用户态陷入内核态，查找系统调用表系统服务例程sys_write

系统调用号：唯一标识系统调用

系统调用表：把系统调用号与系统服务例程关联起来

 系统调用处理过程描述：触发系统调用时首先保护现场，4 x eax表示每个表项占4个字节。在系统调用表sys_call_table中找到入口地址，跳转到相应的服务程序。

 fork（用来创建进程）调用例子:

 系统调用机制的优化，引入Vsyscalls  vDSO机制，使用软中断进行系统调用

 Linux内核5X大约有380个系统调用，库函数大约2000多个。

三、系统调用实例

 下面是系统调用日志收集系统：

该内容包括系统调用、工作队列、修改内核、内核编译，内核模块编写和插入。

uname -a   查看系统内核版本信息

1）打开系统系统调用表表项文件，增加系统调用表表项

目录arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl

 添加335号系统调用，格式不变：系统调用号，common,  函数名，入口点

Linux系统调用表(system call table)_rtoax的博客-CSDN博客_linux 系统调用表

2）添加系统调用函数

Sudo  vim arch/x86/kernel/myaudit.c

 3)修改makefile文件，把myaudit.c添加到内核编译中

Sudo  vim arch/x86/kernel/Makefile，添加obj-y += myaudit.o

4)增加函数声明

sudo vim include/Linux/syscalls.h，在endif之前添加函数声明

5） 拦截相关系统调用

sudo vim arch /x86/entry /common.c

找到do_syscall_64系统调用函数，加入对系统调用号nr处理

2号open

3号close

39号get_pid

56号clone

57号fork

59号exit

编译内核：

查看内核版本号：uname -r

sudo make menuconfig //加载内核5.0 .config文件 load ， 保存ok，退出exit

sudo make olddefconfig

编译内核：sudo make bzImage -j2

6)安装内核，修改内核引导

sudo make modules_install 

sudo make install

sudo update -grub2

sudo reboot 重启系统，系统切换为5.0

7）添加实现钩子函数的内核模块

打开 my_audit.c

syscall_audit实现了把拦截的系统调用参数赋值给结构体buff

 sys_audit 实现了把内核的buff拿到用户buffer 中

 把myaudit.c编译为内核模块Makefile

插入内核模块：sudo insmod my_audit.ko 

查看日志：sudo dmesg 

编写用户态测试程序