프로젝트랩 8 장 . 시스템 호출

프로젝트랩8장. 시스템 호출 수원과학대학 정보통신과

1. 시스템 호출의 개요 • 권한 레벨을 설정하여 사용자 공간과 커널 공간 구분 • 서로 다른 공간에 대한 접근은 시스템 호출(system call)로만 가능하도록 제한 • 컴퓨팅 자원을 안전하게 보호 • 커널 수행을 안전하게 유지 • 시스템 호출은 사용자 영역에서 커널 영역의 자원을 사용하기 위하여 사용하는 함수 • 트랩(trap)과 인터럽트(interrupt) 수원과학대학 정보통신과

리눅스에서 지원하는 시스템 호출 • 프로세스 관리 • fork(), execve(), getpid(), signal() 등 • 파일 시스템 • open(), read(), write() close() 등 • 메모리 관리 • brk() 등 • 네트워크 관리 • socket(), bind(), connect() 등 • 기타 시스템 정보나 제어 • time() 등 수원과학대학 정보통신과

2. 시스템 호출 동작 과정 • 사용자 프로그램의 번역 과정 수원과학대학 정보통신과

fork 시스템 호출 과정 ① fork() 시스템 호출 함수를 사용하려면 fork() 함수 정보가 있는<linux>/include/linux/unistd.h 헤더 파일을 include. 링커로 라이브러리에서 대응하는 함수와 연결 ② 라이브러리 내부의 fork() 함수: “swi 900002” ③ 호출 번호 2에 해당하는 시스템 호출 함수 sys_fork() 실행 ④가상 파일 시스템을 통해 커널 자원인 파일, 디렉토리, 디바이스 등을 하나의 파일처럼 접근 수원과학대학 정보통신과

3. 시스템 호출 구현 수원과학대학 정보통신과

시스템 호출 함수 정의 • 시스템 호출 함수는 특정 디렉토리에 저장 • 프로세스 관련 함수: <linux>/kernel • 파일 시스템 관련 함수: <linux>/fs • 특정 프로세서 관련 함수: <linux>/arch • ARM 프로세서 관련 함수: <linux>/arch/arm/kernel • 시스템 호출 함수는 “sys_함수명”이라는 이름으로 정의, 사용자 프로그램에서는 접두사 없이 함수명만 사용 • 시스템 호출 함수는 커널 함수이므로 헤더 파일은 <linux>/include 디렉토리에 존재 수원과학대학 정보통신과

시스템 호출 함수 구현 절차 • 시스템 호출 번호 할당 • <linux>/include/asm-arm/unistd.h 헤더 파일에 새로운 시스템 호출 함수 번호를 할당 • 시스템 호출 함수 등록 • <linux>/arch/arm/kernel/ 디렉토리에 존재하는 calls.S에 새로운 시스템 호출 함수 등록 • 커널 빌드 및 타겟 시스템에 퓨징 • 시스템 호출 함수 파일이 존재하는 동일한 디렉토리의 Makefile을 수정한 후 커널 이미지를 다시 빌드 • 빌드된 커널 이미지를 타겟 시스템의 플래시에 퓨징 • 시스템 호출 함수의 검증 • 시스템 호출 스텁 함수(system call stub function) 사용 • _syscallx (type, name, type1, arg1, type2, arg2, …, typex, argx); 수원과학대학 정보통신과

실습 8-1 ~ 8-4 시스템 호출 함수 작성 및 커널 빌드 • 8-1 시스템 호출 함수 정의 • 에디터를 사용해 <linux>/kernel/hello.c 작성 • 8-2 시스템 호출 번호 할당 • <linux>/include/asm-arm/unistd.h 헤더 파일의 마지막 부분에 새로운 시스템 호출 함수에 대한 고유 번호를 추가 • 8-3 시스템 호출 함수 등록 • <linux>/arch/arm/kernel/calls.S 파일에 시스템 호출 함수를 마지막 행에 추가 • 8-4 커널 재컴파일 및 타겟 시스템에 퓨징 • 에디터를 사용해 <linux>/kernel/Makefile 을 수정 • 커널을 다시 빌드하고 커널 이미지를 /tftpboot로 복사 • 빌드한 커널을 타겟 시스템에 탑재하고 재부팅 수원과학대학 정보통신과

실습 8-1 시스템 호출 함수 정의 • hello.c 작성((<linux>/kernel/hello.c)) 01 #include <linux/kernel.h> 02 03 asmlinkage void sys_hello() 04 { 05 printk ("Hello, this is new system call!\n"); 06 }

① ② 실습 8-2 시스템 호출 번호 할당 • <linux>/include/asm-arm/unistd.h 헤더 파일을 염. • 새로운 시스템 호출 함수에 대한 고유 번호 추가

① ② 실습 8-3 시스템 호출 함수 등록 • <linux>/arch/arm/kernel/calls.S에 시스템 호출 함수 추가

실습 8-4 커널 재컴파일 및 타겟 시스템에 퓨징 • 에디터를 사용해 <linux>/kernel/Makefile 수정 • <linux> 디렉토리로 이동

② ③ ④ 실습 8-4 커널 재컴파일 및 타겟 시스템에 퓨징 • 커널을 다시 빌드하고 커널 이미지를 /tftpboot로 복사 • 빌드한 커널을 타겟 시스템에 탑재하고 재부팅 ① ②

시스템 호출 함수의 검증 • 시스템 호출을 사용하는 두 가지 방법 • 응용 프로그램에서 시스템 호출 직접 사용 • 라이브러리를 통해 시스템 호출 사용  라이브러리 구축 필요 • 응용프로그램에서 시스템 호출을 직접 사용하려면 sys_call0와 같은 매크로(시스템 호출 스텁 함수, system call stub function)를 사용한다. • System call stub function의 형식 • syscallx(type, name, type1, arg1, type2, arg2, ..., typex, argx); • syscallx, typex, argx의 x: 인자(argument)의 개수임 • type: 시스템 호출 함수의 반환 형식 • name: 시스템 호출 함수 이름으로 sys_접두사를 제거한 이름 • arg1, arg2 등은 인자. • type1, type2 등은 대응하는 인자의 형식 • 예 • _syscall0(void, hello) • 시스템호출함수이름 hello, 반환값 void, 인자없음 • 문자열 형식 인자 2개, 정수를 반환하는 testcall()이라는시스템 호출함수를 사용하는 매크로 _syscallx의 형식 • syscall2(int, testcall, char *, argc1, char *, arg2) 수원과학대학 정보통신과

실습 8-5 시스템 호출 함수 테스트 • test-hello.c 프로그램 작성(08/hello/test-hello.c ) 01 #include <linux/unistd.h> 02 #include <errno.h> 03 04 /* system call stub function */ 05 _syscall0 (void, hello); 06 07 int main() 08 { 09 hello(); 10 return 0; 11 }

실습 8-5 시스템 호출 함수 테스트 • Makefile 작성 및 컴파일(08/hello/Makefile ) 01 # Modify /embed/kernel/linux to your kernel home directory 02 KDIR := /embed/kernel/linux/include 03 CFLAGS := -I$(KDIR) 04 05 test-hello : test-hello.c 06 arm-linux-gcc $(CFLAGS) -o test-hello test-hello.c 07 08 clean: 09 rm -f test-hello

① ② ③ 실습 8-5 시스템 호출 함수 테스트 • Make 유틸리티를 이용해 응용프로그램 컴파일 • 컴파일된 응용 프로그램을 타겟 시스템으로 전송 • 타겟 시스템에서 시스템 호출을 사용하는 응용프로그램 테스트

7. 시스템 호출로 LED 점등하기 • LED의 점등을 위한 시스템 호출 및 응용프로그램을 작성해 본다. • 타겟 시스템에는 8개의 LED가 있다. 각 LED에 0 혹은 1의 값을 출력함으로써LED를 점등할 수 있다. • LED 점등에 필요한 프로그램 혹은 파일(testLED.c, Makefile, calls.S, unistd.h)을 생성 혹은 수정 실습 8-6 LED를 다루기 위한 시스템 호출 프로그램 작성 수원과학대학 정보통신과

실습 8-6 LED를 다루기 위한 시스템 호출 프로그램 작성 - testLED.c : 소스 작성

실습 8-6 LED를 다루기 위한 시스템 호출 프로그램 작성 • Makefile 수정 • calls.S 수정 • unistd.h 수정

실습 8-6 LED를 다루기 위한 시스템 호출 프로그램 작성 • <linux>에서 커널 이미지 빌드 • 새로운 커널이미지 <linux>/arch/arm/boot/zImage를 /tftpboot에 복사 • 미니컴 화면에서 타겟 보드를 수동 부팅 • zImage를 타겟 시스템에 전송한 후 플래시에 퓨징

실습 8-7 응용 프로그램으로 LED 점등 • LED 시스템호출 테스트 프로그램(08/testLED/test-LED.c) 작성

실습 8-7 응용 프로그램으로 LED 점등 • Makefile 작성

실습 8-7 응용 프로그램으로 LED 점등 • 테스트 프로그램 컴파일 • 미니컴을 이용해 타겟 시스템으로 전송 • 타겟 시스템에서 전송된 응용 프로그램을 실행해 LED가 변화하는 모습을 관찰

프로젝트랩 8 장 . 시스템 호출

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