Linux-Kernel

National Central University Linux Operating System Project

Contributor

Ryan Wang, Cheng-Kai Wang, Yung-Peng Hsu

Linux Kernel 編譯

• Linux 版本：ubuntu 18.04
• Kernel 版本：Kernel 4.15

前置作業

• 安裝VMware
• 安裝VMware tools
  • 安裝這個才能讓 VMware 變成全螢幕，否則螢幕太小。
• 下載Linux Kernel
  • 下載「linux-4.15.tar.gz」(Ctrl+F搜尋比較快)
  • 解壓縮

    tar zxvf linux-4.15.tar.gz
    

編譯 Kernel 步驟

若沒有修改到tbl file（沒有新增新的system call）直接執行 8 和 9 即可，會加速 compile 的時間

$ cd linux-4.15

1. 把要編寫的 system call 放在這裡 (Kernel space)

   $ mkdir mycall
   $ cd mycall
   

2. 將 system call 的程式編寫進去，以 project_1 當作例子

   $ vim helloworld.c
   

   // helloworld.c 內的 code
   #include <linux/kernel.h>
   #include <linux/string.h>
   #include <linux/uaccess.h>
   #include <linux/init_task.h>
   #include <linux/syscalls.h>
   
   struct data_segment{
       unsigned long start_code;
       unsigned long end_code;
   };
   
   SYSCALL_DEFINE2(pass_kernel_data, pid_t, user_pid, void* __user, user_address){
       struct data_segment my_data_segment;
       struct task_struct *task;
   
       for_each_process(task){
           if(task->pid == user_pid){
               my_data_segment.start_code = task->mm->start_code;
               my_data_segment.end_code = task->mm->end_code;
   
               printk("pid       : %d", user_pid);
               printk("start code: %lx", my_data_segment.start_code);
               printk("end   code: %lx", my_data_segment.end_code);
   
               copy_to_user(user_address, &my_data_segment, sizeof(struct data_segment));
           }
       }
   
       return 1;
   }
   

3. 在同一層內(mycall)，修改 Makefile

   $ vim Makefile
   加入下列程式
   obj-y := helloworld.o
   

4. 回到上層目錄(linux-4.15)，修改 Makefile
   • 這是為了告訴它，我們新的system call的source files在mycall資料夾裡

   $ cd ..
   $ vim Makefile
   
   找到下列這行，在最後面新增 mycall/
   core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/
   ↓
   core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ mycall/
   
   若是在其他資料夾也有 system call，繼續往後串就可以惹。
   例如跟 mycall 同一層中，有另外一個資料夾 mycall_2 裡有 system call
   core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ mycall/ mycall_2
   

5. 再來要把我們新增的 system call 加到 system call table 裡
   • 下列指示適用在 64 位元的 OS
   • 在 64 位元最後新增一行，原本 system call 只到 333 號，所以這邊就填 334 號
   • 第三個為檔名，第四個為 「sys_」+「function 名稱」 (參照第二步的 code)

   $ vim arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl
   334   64  helloworld  sys_pass_kernel_data
   

6. 接著編譯kernel前要裝一些套件

   $ sudo apt install build-essential libncurses-dev libssl-dev libelf-dev bison flex -y
   $ sudo apt-get install libncurses5-dev
   $ sudo apt install gcc-multilib
   

7. 還有設定檔 (先把terminal文字縮小再執行這行）

   // 這邊我都用預設的，輸入後會跳出視窗，連續按兩下 Esc 即可。
   $ sudo make menuconfig
   $ sudo make oldconfig
   

8. 開始 Compile

   $ sudo make -j8
   

9. 編完之後，安裝到作業系統上

   $ sudo make modules_install install
   

10. 更改 grub 設定重開時可以選擇我們的 kernel
    • 下列選擇一種執行，我自己做時是用第一種，跟同學做時是遇到第二種。
    • 重新開機後選擇「Advanced options for Ubuntu」，之後可以看到自己編譯的版本，選「Ubuntu, with Linux 4.15.0 (recovery mode)」

    $ sudo vim /etc/default/grub
    把 GRUB_TIMEOUT_STYLE 改成 countdown，還有 GRUB_TIMEOUT 改成 10
    GRUB_TIMEOUT_STYLE=countdown
    GRUB_TIMEOUT=10
    $ sudo update-grub
    重開機後狂按 shift，即可進到選擇 kernel 的畫面
    

    $ sudo vim /etc/default/grub
    像我一樣找到下面這兩行，前面加#，把他們註解掉
    #GRUB_HIDDEN_TIMEOUT=0
    #GRUB_HIDDEN_TIMEOUT_QUIET=true
    然後更新
    $ sudo update-grub
    

11. 開機後，在 user space 寫個程式來測試看看有沒有成功，若有看到第二步內 printk 的內容，代表成功。

    $ vim test.c
    要先在 user space 執行 system call 後，「dmesg」才會有 output。 
    $ gcc -o test test.c
    $ ./test
    $ dmesg
    

    // test.c 內的 code
    #include <syscall.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <time.h>
    
    struct data_segment{
        unsigned long start_code;
        unsigned long end_code;
    };
    
    int main(){
        struct data_segment my_data_segment;
    
        int a = syscall(334, getpid(), (void*)&my_data_segment);
    
        printf("Start: %lx\nEnd  : %lx\n", my_data_segment.start_code, my_data_segment.end_code);
    
        return 0;
    }
    

Debug

• Link

  No rule to make target ‘debian/canonical-certs.pem‘, needed by 
  ‘certs/x509_certificate_list‘