unix/linux

6.1

System Call 구현 기초

• Linux 커널의 새로운 시스템 호출 구현은 아래 두 가지 작업으로 구성» 커널 수정

• 시스템 호출 번호 할당• 시스템 호출 테이블 등록• 시스템 호출 처리 함수 구현• 커널 컴파일 및 리부팅

» 새로운 시스템 호출을 이용하는 사용자 수준 응용• 시스템 호출을 사용하는 프로그램 작성• 라이브러리 작성 ( 꼭 필요한 것은 아님 )

• 커널을 수정하기 위해서는 커널 소스 필요» Fedora 13 이상의 경우 커널 개발 패키지를 설치하면 /usr/src/kernels 디렉토리

밑에 설치됨 ( 커널 버전 2.6.35.6)

» 다운로드 http://www.kernel.org

$ wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.35.6.tar.gz

$ ftp ftp.kernel.org

» 커널 소스를 구해서 /usr/src/kernels 디렉토리 밑에 설치$ tar xvfz linux-2.6.35.6.tar.gz 또는 $ tar xvfj linux-2.6.35.6.tar.bz2

» 설치한 소스 디렉토리를 mylinux 로 심볼릭 링크$ ln –s linux-2.6.35.6 mylinux

$ ftp ftp.kernel.orgid: anonymouspassword: [Enter]ftp> binaryftp> cd pub/linux/kernel/v2.6ftp> get linux-2.6.35.6.tar.gz (또는 bz2 파일 )

unix/linux

6.2

시스템 호출 과정

main{ …syscall(__NR_newsyscall);}

…newsyscall(){ … movl 338, %eax int $0x80 …} …

ENTRY(system_call) /*arch/x86/kernel/entry_32.S SAVE_ALL …. call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4) …. ret_from_sys_call(schedule, signal, bh_active,

nested interrupt handling)

/*real handler*/sys_newsyscall(){ printk(…);}

divide_error()

degug()

0x0

nmi()

…

system_call()0x80

IDT(IVT)

sys_call_table

sys_exit()

sys_fork()

sys_read()

sys_write()

1

2

3

4

…

338 sys_newsyscall()

IDT: Interrupt Descriptor Table= IVT: Interrrupt Vector Table

unix/linux

6.3

커널 수정 (1)

• 시스템 호출 번호 할당 » Linux 커널이 제공하는 시스템 호출은 각각 고유한 번호를 갖는다» /usr/src/kernels/mylinux/arch/x86/include/asm/unistd_32.h 파일에 구현되어

있다» #define __NR_newsyscall 338 을 추가한다» 시스템 호출 개수를 0~338 즉 339 로 수정한다

/* arch/x86/include/asm/unistd_32.h 파일의 내용 *

#ifndef _ASM_I386_UNISTD_H_

#define _ASM_I386_UNISTD_H_

#define __NR_exit 1

#define __NR_fork 2

#define __NR_read 3

…

#define __NR_recvmmsg 337

#define __NR_newsyscall 338

#ifdef __KERNEL__

#define NR_syscalls 339

• /usr/include/asm/unistd_32.h 파일도 똑같이 수정해 준다 .

unix/linux

6.4

커널 수정 (2)

• 시스템 호출 테이블 등록» 시스템 호출처리 함수는 sys_call_table 이라는 테이블에 등록이 되어

있어야 한다» sys_call_table 정보는

/usr/src/kernels/mylinux/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S 파일에 구현되어 있다

» /*335*/ 찾은 다음 /*338*/ 라인에 .long sys_newsyscall 라인을 추가한다

ENTRY(sys_call_table) .long sys_restart_syscall /* 0 - old "setup()" system call, used for restarting */ .long sys_exit .long sys_fork .long sys_read .long sys_write .long sys_open /* 5 */

…

.long sys_rt_tgsigqueueinfo /* 335 */

.long sys_perf_event_open

.long sys_recvmmsg

.long sys_newsyscall

unix/linux

6.5

커널 수정 (3)

• 시스템 호출 처리 함수 구현» 일반 적으로 태스크 관리자 관련 함수는

/usr/src/kernels/mylinux/kernel/ 파일 시스템 관련 함수는 /usr/src/kernels/mylinux/fs/ 밑에 구현 되어 있다 .

» 구현할 함수를 /usr/src/kernels/mylinux/kernel/ 디렉토리 밑에 newsyscall.c 라는 이름으로 구현한다 .

/* /usr/src/mylinux/kernel/newsyscall.c */#include <linux/linkage.h>#include <linux/unistd.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/sched.h>

asmlinkage int sys_newsyscall(){

printk("Hello Linux, 7777777 SUNG MeeYoung is in Kernel\n"); return 0;}

» /usr/src/kernels/mylinux/kernel/Makefile 수정 • obj -y = 라인에 newsyscall.o 추가

unix/linux

6.6

커널 수정 (4)

• 커널 구성$ cd /usr/src/kernels/mylinux ( 커널 소스의 상위 디렉토리로 이동 )

$ make mrproper ( 기존의 커널 설정 제거 ) • 커널 버전 2.6 부터 make dep 과 make clean 불필요

★ 아래 3 가지 중 한 가지만 실행 ( 재구성할 때는 .config 파일 삭제하고 구성 )

1. $ make menuconfig ( 범용적 커널 설정 스크립트 실행 ) -*- Networking supprot - - - > (Select)

WiMax, RF switch subsystem 체크 해제

2. ( 또는 $ make xconfig ( 그래픽 환경 )

3. ( 또는 $ cp ../2.6.35.6-45.fc14.i686.PAE /.config ./

$ make oldconfig ( 실행후 선택문 모두 엔터 )

unix/linux

6.7

커널 수정 (5)

• 커널 컴파일» 옵션은 아래 사이트 참고

http://doc.kldp.org/KoreanDoc/html/Kernel24_Intro-KLDP/Kernel24_Intro-KLDP-2.html

$ make bzImage ( 컴파일 , 새 커널 생성 )

• 커널 인스톨» 모듈로 구성된 커널 내부 구성 요소를 알려주고 , 이후 구성 요소들이 사용될 때 자동으로 커널에 적재되게

함

$ make modules ( 모듈 컴파일 )

$ make modules_install ( 모듈 인스톨 )

• 생성된 커널을 /boot 디렉토리에 복사

$ make install ( 아래 작업 자동 수행 )

$ cp arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.6.35.6

$ cp System.map /boot/System.map-2.6.35.6 ( 새 System.map 으로 대치 )

• 부트로더 설정

$ vi /etc/grub.conf

default=0

title Fedora (2.6.35.6) 수정

$ reboot

부팅시에 F5 로 커널 선택화면 전환 후 부트로드에서 새로 컴파일 한 커널 선택 후 부팅

unix/linux

6.8

사용자 수준 응용 작성

• 사용자 프로그램 test.c 작성

#include <linux/unistd.h>#include <errno.h>#include <stdio.h>main(){

int i; i=syscall(__NR_newsyscall);

printf(“%d\n”, i);}

$ gcc –o test test.c 컴파일$ ./test 실행

• Control-Alt F5 consol 모드 전환Control-Alt F1 graphic 모드 복귀

• $ dmesg | tail 결과 확인

• 라이브러리 작성 ( 선택사항 )$ gcc –c newsys.c$ ar –r libnew.a newsys.o$ ranlib libnew.a$ vi test.c$ gcc test.c –L /root(libnew.a 가 있는 디렉토리 ) -lnew$ ./a.out/* contents of newsys.c */ … 독립된 파일 #include <linux/unistd.h> #include <errno.h>

call(){ return syscall(__NR_newsyscall);}

/* contents of test.c */ … 독립된 파일main(){

int i;i = call();

}/* /usr/unistd.h : line 1025 */extern long int syscall (long int __sysno, ...) __THROW;/* /usr/src/mylinux/include/asm-i386/unistd.h (old version)*/#define _syscall0(type,name) \type name(void) \{ \long __res; \__asm__ volatile ("int $0x80" \ : "=a" (__res) \ /* eax register */ : "0" (__NR_##name)); \__syscall_return(type,__res); \}

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6.9

실습 1: sys_gettaskinfo()• sys_gettaskinfo() 라는 커널 정보를 출력하는 새로운 시스템 호출 (339 번 ) 구현

» current(/usr/src/kernels/mylinux/arch/x86/include/asm/current.h : 17 행 ) 라는 전역 변수가 task_struct (/usr/src/mylinux/include/linux/sched.h : 1167 행 ) 자료구조를 포인팅

#include <linux/linkage.h>#include <linux/unistd.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/sched.h>//#include <linux/file.h>asmlinkage int sys_gettaskinfo(){ int i,cnt =0; printk("PID: %d\n",current->pid); printk("PPID: %d\n",current->parent->pid); if(current->state == -1) printk("Unrunable state\n"); else if (current->state == 0) printk("Runable state\n"); else if (current->state == 1) printk("Interruptable state\n"); else if (current->state == 2) printk("Uninterruptable state\n"); else if (current->state == 4) printk("Stopped state\n"); else if (current->state == 8) printk("Zombie state\n"); else if (current->state == 16) printk("Dead state\n"); else printk("Unkown sate\n"); printk("Priority: %lu\n", current->rt_priority); printk("Scheduling Policy: %lu\n",current->policy); printk("User CPU time: %lu ticks\n", current->utime); printk("System CPU time: %lu ticks\n", current->stime); printk("Start time: %lu \n", current->start_time); printk("Number of major faults: %lu\n", current->maj_flt); printk("NUmber of minot faults: %lu\n", current->min_flt); return(0);}

• 사용자 응용 test1.c 작성#include <linux/unistd.h>

#include <errno.h>

#include <sys/syscall.h>

main()

{

int i;

i=syscall(__NR_gettaskinfo);

}

unix/linux

6.10

태스크 리스트

init_task

prev_task next_task prev_task prev_task next_task

…task_struct task_struct

unix/linux

6.11

실습 2: getstat()

• sys_getstat(int id, struct mystat *user_buf) 시스템 호출 (340 번 ) 구현 [ 참고서적 ] 리눅스 매니아를 위한 커널 프로그래밍 p70~74

/* 헤더 파일 mystat.h */

struct mystat {

int pid;

int ppid;

/*

* pid_t pid;

* pid_t ppid;

*/

int state;

int priority;

int policy;

long utime;

long stime;

long starttime;

unsigned long min_flt;

unsigned long maj_flt;

int open_files;};

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6.12

실습 2

• 시스템 호출 처리 함수 getstat.c /* getstat.c */#include <linux/unistd.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/sched.h>#include <../arch/x86/include/asm/uaccess.h>#include "mystat.h"#include <linux/slab.h>#include <linux/file.h>asmlinkage int sys_getstat(int id, struct mystat *user_buf){ struct mystat *buf; int i = 0, cnt = 0; struct task_struct *search; search = &init_task; while(search->pid != id) { search = list_entry((search)->tasks.next, struct task_struct, tasks); if(search->pid == init_task.pid) return(-1); } buf = kmalloc(sizeof(struct mystat), GFP_KERNEL); if(buf == NULL) return(-1); buf->pid = search->pid; buf->ppid = search->parent->pid; buf->state = search->state; buf->priority = search->rt_priority; buf->policy = search->policy; buf->utime = search->utime; buf->stime = search->stime; buf->min_flt = search->min_flt; buf->maj_flt = search->maj_flt; copy_to_user((void *)user_buf, buf, sizeof(struct mystat)); return 0;}

• 사용자 응용 test2.c #include <linux/unistd.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include "mystat.h" #include <stdlib.h> struct mystat *mybuf; int i; int main(int argc, char* argv[]) { int task_number; if(argc != 2) { printf("USAGE: a.out pid\n"); exit(1); } task_number = atoi(argv[1]); mybuf = (struct mystat *)malloc(sizeof(struct mystat)); if(mybuf == NULL) { printf("Out of Memory\n"); exit(1); } printf("PID %d\n",task_number); i = syscall(__NR_getstat, task_number, mybuf); printf("%d\n", i); printf("PID = %d\n", mybuf->pid); printf("PPID = %d\n", mybuf->ppid); if(mybuf->state == -1) printf("Unrunable state\n"); else if(mybuf->state == 0) printf("Running state\n"); else if(mybuf->state == 1) printf("Interruptable state\n"); else if(mybuf->state == 2) printf("Uninterruptable state\n"); else if(mybuf->state == 4) printf(" Stopped state\n"); else if(mybuf->state == 8) printf(" Zombie state\n"); else if(mybuf->state == 16) printf("Dead state\n"); else printf("Unknown state\n"); printf("Priority = %d\n", mybuf->priority); printf("Policy = %d\n", mybuf->policy); printf("Task.utime = %lu\n", mybuf->utime); printf("Task.stime = %lu\n", mybuf->stime); printf("Task.starttime = %lu\n", mybuf->starttime); printf("minor fault = %lu\n", mybuf->min_flt); printf("major fault = %lu\n", mybuf->maj_flt); printf("opened files = %lu\n", mybuf->open_files); return 0; }

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6.13

커널 컴파일과 커널 교체

• 기존의 컴파일된 커널을 수정된 커널로 교체할 때 사용한다» 모듈 컴파일이 완료 된 상태에서 모듈 설정 없이 커널만 수정할 경우 모듈 컴파일은 하지 않고 커널 컴파일과 커널

교체 작업만 한다$ pwd

/usr/src/kernels/mylinux

$ make mrproper ( 기존의 커널 설정 제거 )

$ cp ../2.6.35.6-45.fc14.i686.PAE/.config ./

$ make oldconfig ( 실행 후 선택문 모두 [Enter])

$ make bzImage

• 생성된 커널을 /boot 디렉토리에 복사

$ make install ( 아래 작업 자동 수행하고 새 커널 버전 생성 )

$ cp arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.6.35.6

$ cp System.map /boot/System.map-2.6.35.6 ( 새 System.map 으로 대치 )

새 커널 버전 생성 원하지 않으면 커널 이미지만 복사

$ cp arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.6.35.6

• 부트로더 설정

$ vi /etc/grub.conf

default=0

title Fedora (2.6.35.6) mylinux

$ reboot ( 부팅시에 F5 로 커널 선택화면 전환 후 부트로드에서 새로 컴파일 한 커널 선택 후 부팅 )

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6.14

Vi 편집기에서 한글이 깨져서 나올시

• 접속한 원격 호스트에서 아래 시행하여 지원 폰트 확인

$ unset LANG

$ LANG=C

$ locale –a /* locale: locale specific information */

• 로컬 linux 호스트의 /etc/sysconfig/i18n 설정을 다음과 같이 변경

LANG=“ko_KR” ( 또는 “ ko_KR.eucKR”, “ko_KR.EUC”, “ko_KR.euckr” 등 $ locale 결과 )SUPPORTED="en_US.iso885915:en_US:en:ko_KR.eucKR:ko_KR:ko" SYSFONT="lat0-sun16" SYSFONTACM="iso15"

• 관리자가 바꿔주지 않는다면 ~/.bashrc 에 다음을 추가

LANG=“ko_KR”

SUPPORTED=“en_US:en_US.iso885915:en:ko_KR.eucKR:ko_KR:ko”

SYSFONT=“latarcyrheb-sun16”

export LANG SUPPORTED SYSFONT

• Desktop GUI 메뉴에서도 터미널 설정 메뉴 한글 코딩 방식을 “ eucKR” 로 설정

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6.15

네트워크 설정방법

• netconfig 또는 redhat-config-network 명령을 실행하거나 메뉴에서 시스템 설정에 네트워크를 실행 후 eth0 선택 후 편집을 누른다

• ( 위와 같이 장치가 잡혀있지 않으면 커널 컴파일 후 모듈설치 )

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6.16

네트워크 설정

• 그림과 같이 설정한다 (ip 주소에는 해당 컴퓨터의 주소 입력 )

• 입력이 완료 되면 확인을 누른후 DNS 설정을 한다

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6.17

네트워크 설정

• 호스트명에는 해당 자리의 컴퓨터 이름을 넣는다 ( 예 )stu01

• 설정 완료 후 재부팅하거나 장치를 비활성화 시켰다가 다시 활성화 시킨다

• ping 117.16.244.56 실행 후 응답이 제대로 오면 성공