$ cp ~hy345/qemu-linux/hy345-linux.img /spare/[username]/

$ qemu -hda hy345-linux.img

$ cp ~hy345/qemu-linux/linux-2.6.38.1.tar.bz2 /spare/[username]/
$ tar -jxvf linux-2.6.38.1.tar.bz2
$ cd linux-2.6.38.1
 Edit kernel source code to implement the new system call
$ cp ~hy345/qemu-linux/.config
 Edit .config, find CONFIG_LOCALVERSION="-hy345", and append to the kernel's version name your username and a revision number
$ make ARCH=i386 bzImage

$ qemu -hda hy345-linux.img  -append "root=/dev/hda" -kernel linux-2.6.38.1/arch/x86/boot/bzImage

 
int getproctimes(int pid, struct proctimes *pt);
 

  
struct proc_time {                 // info and times about a single process
   pid_t pid;                // pid of the process 
   char name[16];            // file name of the program executed 
   unsigned long start_time; // start time of the process 
   unsigned long real_time;  // real time of the process execution 
   unsigned long user_time;  // user time of the process 
   unsigned long sys_time;   // system time of the process 
}

struct proctimes {                       // info and times about all processes we need
   struct proc_time proc;                // process with given pid or current process 
   struct proc_time parent_proc;         // parent process 
   struct proc_time oldest_child_proc;   // oldest child process 
   struct proc_time oldest_sibling_proc; // oldest sibling process 
}
 

1. Πρέπει να προσθέσετε ένα καινούργιο system call number στον kernel για το δικό σας system call.
2. Πρέπει να προσθέσετε ένα entry στον system call table του kernel με το system call number του δικού σας καινούργιου system call. Αυτό το entry θα καθορίσει ποια συνάρτηση του kernel θα εκτελεστεί όταν συμβεί ένα trap με το δικό σας system call number (όταν δηλαδή καλεστεί το system call από user level και ο έλεγχος μεταβεί στον kernel για την εκτέλεση του συγκεκριμένου system call, που ξεχωρίζει από το system call number).
3. Πρέπει να προσθέσετε κώδικα στον kernel που να υλοποιεί την λειτουργικότητα που θα προσφέρει το system call. Για αυτό πρέπει επίσης να προσθέσετε τα κατάλληλα header files, για να ορίσετε καινούργιους τύπους και structs που χρησιμοποιεί το system call για να μεταφέρει πληροφορία μεταξύ kernel και user space. Ακόμα, θα πρέπει να αντιγράφετε arguments και αποτελέσματα μεταξύ kernel και user space με τις αντίστοιχες συναρτήσεις που υπάρχουν στον kernel.

1. Ανοίγουμε το linux-2.6.38.1/arch/x86/include/asm/unistd_32.h με κάποιον editor, βρίσκουμε τα system call numbers για τα system calls που υπάρχουν ήδη στον kernel, και μετά το τελευταίο system call number (π.χ. 340 στον δικό μας kernel) προσθέτουμε μία γραμμή με τον επόμενο αριθμό, π.χ. 341 στον δικό μας kernel:

    
   #define __NR_dummy_sys 341
   

   Επίσης αυξάνουμε το NR_syscalls κατά ένα (π.χ. από 341 σε 342 στον δικό μας kernel). Έτσι ορίσαμε το system call number 341 για το system call dummy_sys. Αυτός ο αριθμός θα χρησιμοποιηθεί μετά από ένα trap ώστε να βρεί ο kernel στον system call table την κατάλληλη συνάρτηση (system call function pointer) που υλοποιεί το system call.
2. Στο δεύτερο βήμα ανοίγουμε το αρχείο linux-2.6.38.1/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S και προσθέτουμε στην τελευταία γραμμή το όνομα της συνάρτησης που υλοποιεί το καινούργιο system call (system call function pointer):

    
   .long sys_dummy_sys /* 341 */
   

3. Στο τρίτο βήμα θα υλοποιήσουμε το system call dummy_sys. Στο τέλος του αρχείου linux-2.6.38.1/include/asm-generic/syscalls.h θα προσθέσουμε το function prototype του system call:

   
   asmlinkage long sys_dummy_sys(int arg0);
   

   Αν έχετε να προσθέσετε type definitions πρέπει να φτιάξετε και ένα header file στο linux-2.6.38.1/include/linux/ το οποίο θα κάνετε include όπου χρειάζεται (δεν χρειαζόμαστε για το dummy_sys, αλλά εσείς θα χρειαστείτε για το getproctimes). Έπειτα φτιάχνουμε ένα καινούργιο αρχείο dummy_sys.c στο linux-2.6.38.1/kernel, π.χ. το linux-source-2.6.38.1/kernel/dummy_sys.c το οποίο περιέχει τον κώδικα του system call:

   
   #include <linux/kernel.h>
   #include <asm/uaccess.h>   
   #include <linux/syscalls.h>
   
   asmlinkage long sys_dummy_sys(int arg0)
   {
     printk("Called system call dummy_sys with argument: %d\n",arg0);
     return((long)arg0*2);
   }
   

   Αν έχετε arguments που περνάνε by reference από user space σε kernel space (π.χ. στο getproctimes) θα πρέπει να τα αντιγράψετε: αφού καλέσετε το access_ok(), θα τα αντιγράψετε καλώντας την συνάρτηση copy_from_user(). Αντίστοιχη διαδικασία θα κάνετε για να αντιγράψετε τα δεδομένα πίσω στο user space (access_ok και copy_to_user). Τέλος, θα πρέπει να αλλάξουμε το linux-source-2.6.38.1/kernel/Makefile για να συμπεριλάβει και να κάνει compile το καινούργιο source code αρχείο προσθέτοντας μια γραμμή στο κατάλληλο σημείο:

   
   obj-y += dummy_sys.o
   

 
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

#define __NR_dummy_sys 341

int main()
{
  printf("Trap to kernel level\n");
  syscall(__NR_dummy_sys, 42);
  //you should check return value for errors
  printf("Back to user level\n");
}

//either macro
#define dummy_sys(arg1) syscall(341, arg1)

//or wrapper function
long dummy_sys(int arg1) {
	syscall(341, arg1);
}

//and in the test program we just call:
dummy_sys(42);

• Test program 1: Θα φτιάξετε ένα πρόγραμμα το οποίο θα καλεί αρχικά το getproctimes και θα τυπώνει όλα τα πεδία του struct proc_time για την τρέχουσα διεργασία (proc). Έπειτα θα κάνετε ένα εκατομμύριο πολλαπλασιασμούς και θα καλείτε ξανά το getproctimes τυπώνοντας τα ίδια πεδία. Τέλος, θα κάνετε ένα sleep για 5 δευτερόλεπτα (sleep(5)) και θα τυπώσετε ξανά τα πεδία του struct proc_time για την τρέχουσα διεργασία, αφού τρέξετε ξανά το getproctime system call.
• Test program 2: Το δεύτερο πρόγραμμα θα πρέπει να καλεί την συνάρτηση fork() δύο φορές. Η κάθε καινούργια διεργασία θα πρέπει να κάνει άλλο ένα fork() μετά από 5 δευτερόλεπτα. Σε όλες τις διεργασίες θα καλείτε το getproctimes πριν και μετά την fork() και να τυπώνετε τα πεδία του proc_time για όλες τις διεργασίες (τρέχουσα, πατρική, παλαιότερη θυγατρική, και παλαιότερη αδελφική). Θα πρέπει να ελέγξετε ότι τα πεδία που τυπώνετε συμφωνούν μεταξύ τους. Για ευκολία μπορείτε να τυπώνετε μόνο τα pid, name, και start_time.
• Test program 3: Το τρίτο πρόγραμμα θα πρέπει να παίρνει σαν είσοδο από command line ένα pid και να καλεί το getproctimes τυπώνοντας όλα τα πεδία για όλες τις σχετικές διεργασίες. Δοκιμάστε να τρέξετε αυτό το πρόγραμμα για αρκετά pid που εμφανίζονται με την εντολή ps.

 ssh username@gate1.csd.uoc.gr -p 17724 

 ssh username@gate1.csd.uoc.gr -p 17724 -Y 

1. Κατεβάστε το Xming , εγκαταστήστε το και τρέξτε το.
2. Kατεβάστε, εφόσον δεν το έχετε, το putty .
3. Στο putty εφαρμόστε τις παρακάτω ρυθμίσεις:
   • Session -> Hostname: gate1.csd.uoc.gr / gate2.csd.uoc.gr
   • Session -> Port: το port που θα σας επιστρέψει το "enable", π.χ. 17724
   • Connection -> ssh -> X11: tick στο enable X11 forwarding.
   Αν θέλετε κάνετε save το session για να μην χρειαστεί να επαναλάβετε τις ρυθμίσεις την επομενη φορα.
4. Τέλος πατήστε Open στο putty για να συνδεθείτε. Σε περίπτωση που έχετε firewall, βεβαιωθείτε ότι το Xming είναι unblocked. Δοκιμάστε τρέχοντας το xterm. Εφόσον λειτουργεί το xterm, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το QEMU. Από το σπίτι ενδέχεται να παρατηρήσετε delays, δοκιμάστε σε αυτή την περίπτωση αν από VPN είναι ποιο γρήγορο.

 qemu -hda hy345-linux.img -curses 

1. Το καινούργιο kernel image, δηλαδή το αρχείο linux-2.6.38.1/arch/x86/boot/bzImage.
2. Όλα τα αρχεία που τροποποιήσατε ή δημιουργήσατε στον source code του Linux kernel 2.6.38.1 για να υλοποιήσετε το system call. Δηλαδή όλα τα αρχεία .c, .h, Makefile κτλ που κάνατε κάποια αλλαγή, ή δημιουργήσατε εσείς. Μην παραδώσετε αρχεία που δεν χρειάστηκε να τα τροποποιήσετε για την υλοποίησή σας.
3. Τον source code από όλα τα test προγράμματα που γράψατε και τρέξατε μέσα στο guest Linux OS για να δοκιμάσετε το system call που υλοποιήσατε. Και επίσης ότι header files χρησιμοποιήσατε για type και function definitions (π.χ. το unist.h). Δηλαδή τα αρχεία .c, .h και Makefile και ότι άλλο αρχείο δημιουργήσατε στο guest OS για να δοκιμάσετε το system call (εκτός από τα executables).
4. Ένα README file στο οποίο να περιγράφετε συνοπτικά (αλλά περιεκτικά και ξεκάθαρα) όλα τα βήματα που ακολουθήσατε για την δημιουργία του καινούργιου system call. Επίσης πρέπει να σχολιάσετε τι παρατηρήσατε από τα test προγράμματα που τρέξατε. Αν έχετε κάνει κάτι διαφορετικό ή παραπάνω από όσα αναφέρουμε στην εκφώνηση της άσκησης σε οποιοδήποτε βήμα μπορείτε επίσης να το αναφέρετε στο README. Καλό θα ήταν το README να είναι από 20 μέχρι 30 γραμμές.

scp test1.c [username]@10.0.2.2:~/hy345

scp [username]@10.0.2.2:~/hy345/test1.c .

Παρατηρήσεις

1. Η άσκηση είναι ατομική. Τυχόν αντιγραφές μπορούν να ανιχνευθούν εύκολα από κατάλληλο πρόγραμμα και θα μηδενιστούν. Συμπεριλάβετε το όνομα σας και το λογαριασμό σας (account) σε όλα τα αρχεία.
2. Τοποθετήστε σε ένα κατάλογο όλα τα αρχεία προς παράδοση για την άσκηση 5. Παραδώστε τα παραπάνω αρχεία χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα submit (πληκτρολογήστε submit assignment_5@hy345 directory_name από τον κατάλογο που περιέχει τον κατάλογο directory_name με τα αρχέια της άσκησης).