操作系统内核 实验六

实验内容

基本内容是修改Linux 0.11的终端设备处理代码,对键盘输入和字符显示进行非常规的控制.

实验要求

修改内核中I/O设备代码,实现按F12,ls命令显示的信息替换成*,再按F12恢复正常,如此反复。

准备知识

安装虚拟机qemu环境

安装build-essential软件包和qemu

其中build-essential软件包的作用是提供编译程序必须软件包的列表信息.

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sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install qemu

对文件进行编译运行

  1. 输入make编译

  2. 输入make start开始运行

  3. 在虚拟机中按下F12,跳出四个进程信息

  4. 输入ls命令显示文件夹内容

    image-20191125215521786

实验过程

修改kernel/chr_drv/keyboard.S的文件

  1. F12功能

    键盘I/O是典型的中断驱动,在kernel/chr_drv/console.c文件中,控制台进行初始化,代码如下:

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    void con_init(void)
    {
    set_trap_gate(0x21,&keyboard_interrupt);
    //键盘中断响应函数设为keyboard_interrupt
    }
  2. 所以每次按键有动作,keyboard_interrupt函数就会被调用,它在文件kernel/chr_drv/keyboard.S

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    func:		/*将功能键转化成转义字符存取到读队列中*/
    pushl %eax
    pushl %ecx
    pushl %edx
    call show_stat
    popl %edx
    popl %ecx
    popl %eax
  3. 分析上述代码,会调用show_stat函数,显示当前进程状态,如下图

    image-20191125215443319

  4. call show_stat注释掉,即可屏蔽掉show_sart函数从而实现要实现的目标功能;

    image-20191125215729781

修改kernel/chr_drv/tty_io.c文件

  1. 键盘每次输入一个字符,操作系统都会将这个字符送到字符缓冲区进行处理,F12是一个功能键,它的扫描码是esc,[,[,L ,分别对应ASCII码的27,91,91,76,所以要连续判断四次字符。如果判断这几个字符的时候输出了一个其他的字符,它应该显示这个其他字符, 这段处理程序就应该写在操作系统判断字符做出功能的代码之前。

  2. 修改copy_to_cooked函数,添加处理程序如下:

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    /* 增加的全局变量 */
    int judge=-1;
    int f1=0,f2=0,f3=0;
    long j=0;

    void copy_to_cooked(struct tty_struct * tty)
    {
    signed char c;
    //now用来判断当前时间戳
    long now;

    while (!EMPTY(tty->read_q) && !FULL(tty->secondary)) {
    GETCH(tty->read_q,c);
    //开始添加代码
    if(c==27)
    {
    f1=1;
    j=jiffies;
    //获取当前函数的CPU心跳数,用来计时
    }
    else if(f1==1&&f2==0&&c==91)
    f2=1;
    else if(f1==1&&f2==1&&c==91)
    f3=1;
    else if(f1==1&&f2==1&&f3==1&&c==76)
    {
    now=jiffies;
    if((now-j)>10)
    //比如人为的输入esc,[,[,L 也会认为是F12,
    //所以要根据四个字符的到达的时间判断是一次输入还是多次输入的
    {
    printk("%ld \t %ld \n",j,now);
    break;
    }
    judge*=-1;
    continue;
    }
    else
    f1=f2=f3=0;
    //添加代码结束
    if (c==13)
    if (I_CRNL(tty))
    c=10;
    else if (I_NOCR(tty))
    continue;
    else ;
    else if (c==10 && I_NLCR(tty))
    c=13;
    if (I_UCLC(tty))
    c=tolower(c);
    if (L_CANON(tty)) {
    if (c==KILL_CHAR(tty)) {
    /* deal with killing the input line */
    while(!(EMPTY(tty->secondary) ||
    (c=LAST(tty->secondary))==10 ||
    c==EOF_CHAR(tty))) {
    if (L_ECHO(tty)) {
    if (c<32)
    PUTCH(127,tty->write_q);
    PUTCH(127,tty->write_q);
    tty->write(tty);
    }
    DEC(tty->secondary.head);
    }
    continue;
    }
    if (c==ERASE_CHAR(tty)) {
    if (EMPTY(tty->secondary) ||
    (c=LAST(tty->secondary))==10 ||
    c==EOF_CHAR(tty))
    continue;
    if (L_ECHO(tty)) {
    if (c<32)
    PUTCH(127,tty->write_q);
    PUTCH(127,tty->write_q);
    tty->write(tty);
    }
    DEC(tty->secondary.head);
    continue;
    }
    if (c==STOP_CHAR(tty)) {
    tty->stopped=1;
    continue;
    }
    if (c==START_CHAR(tty)) {
    tty->stopped=0;
    continue;
    }
    }
    if (L_ISIG(tty)) {
    if (c==INTR_CHAR(tty)) {
    tty_intr(tty,INTMASK);
    continue;
    }
    if (c==QUIT_CHAR(tty)) {
    tty_intr(tty,QUITMASK);
    continue;
    }
    }
    if (c==10 || c==EOF_CHAR(tty))
    tty->secondary.data++;
    if (L_ECHO(tty)) {
    if (c==10) {
    PUTCH(10,tty->write_q);
    PUTCH(13,tty->write_q);
    } else if (c<32) {
    if (L_ECHOCTL(tty)) {
    PUTCH('^',tty->write_q);
    PUTCH(c+64,tty->write_q);
    }
    } else
    PUTCH(c,tty->write_q);
    tty->write(tty);
    }
    PUTCH(c,tty->secondary);
    }
    wake_up(&tty->secondary.proc_list);
    }

修改kernel/chr_drv/console.c文件

  1. tty_io.c文件只是捕捉到了按下F12的状态,还需要在控制程序中添加改变输出的代码,即把所有的字符都变成*

  2. 修改con_write函数:

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    extern int judge;	//引用代码tty_io.c中的judge变量

    void con_write(struct tty_struct * tty)
    {
    int nr;
    char c;

    nr = CHARS(tty->write_q);
    while (nr--) {
    GETCH(tty->write_q,c);
    switch(state) {
    case 0:
    if (c>31 && c<127) {
    if (x>=video_num_columns) {
    x -= video_num_columns;
    pos -= video_size_row;
    lf();
    }
    if(judge==1)
    //通过判断judge是否为1判断是否进行中断
    //从而判断是否全部输出 *
    c='*';
    __asm__("movb attr,%%ah\n\t"
    "movw %%ax,%1\n\t"
    ::"a" (c),"m" (*(short *)pos)
    );
    pos += 2;
    x++;
    } else if (c==27)
    state=1;
    else if (c==10 || c==11 || c==12)
    lf();
    else if (c==13)
    cr();
    else if (c==ERASE_CHAR(tty))
    del();
    else if (c==8) {
    if (x) {
    x--;
    pos -= 2;
    }
    } else if (c==9) {
    c=8-(x&7);
    x += c;
    pos += c<<1;
    if (x>video_num_columns) {
    x -= video_num_columns;
    pos -= video_size_row;
    lf();
    }
    c=9;
    } else if (c==7)
    sysbeep();
    break;
    case 1:
    state=0;
    if (c=='[')
    state=2;
    else if (c=='E')
    gotoxy(0,y+1);
    else if (c=='M')
    ri();
    else if (c=='D')
    lf();
    else if (c=='Z')
    respond(tty);
    else if (x=='7')
    save_cur();
    else if (x=='8')
    restore_cur();
    break;
    case 2:
    for(npar=0;npar<NPAR;npar++)
    par[npar]=0;
    npar=0;
    state=3;
    if ((ques=(c=='?')))
    break;
    case 3:
    if (c==';' && npar<NPAR-1) {
    npar++;
    break;
    } else if (c>='0' && c<='9') {
    par[npar]=10*par[npar]+c-'0';
    break;
    } else state=4;
    case 4:
    state=0;
    switch(c) {
    case 'G': case '`':
    if (par[0]) par[0]--;
    gotoxy(par[0],y);
    break;
    case 'A':
    if (!par[0]) par[0]++;
    gotoxy(x,y-par[0]);
    break;
    case 'B': case 'e':
    if (!par[0]) par[0]++;
    gotoxy(x,y+par[0]);
    break;
    case 'C': case 'a':
    if (!par[0]) par[0]++;
    gotoxy(x+par[0],y);
    break;
    case 'D':
    if (!par[0]) par[0]++;
    gotoxy(x-par[0],y);
    break;
    case 'E':
    if (!par[0]) par[0]++;
    gotoxy(0,y+par[0]);
    break;
    case 'F':
    if (!par[0]) par[0]++;
    gotoxy(0,y-par[0]);
    break;
    case 'd':
    if (par[0]) par[0]--;
    gotoxy(x,par[0]);
    break;
    case 'H': case 'f':
    if (par[0]) par[0]--;
    if (par[1]) par[1]--;
    gotoxy(par[1],par[0]);
    break;
    case 'J':
    csi_J(par[0]);
    break;
    case 'K':
    csi_K(par[0]);
    break;
    case 'L':
    csi_L(par[0]);
    break;
    case 'M':
    csi_M(par[0]);
    break;
    case 'P':
    csi_P(par[0]);
    break;
    case '@':
    csi_at(par[0]);
    break;
    case 'm':
    csi_m();
    break;
    case 'r':
    if (par[0]) par[0]--;
    if (!par[1]) par[1] = video_num_lines;
    if (par[0] < par[1] &&
    par[1] <= video_num_lines) {
    top=par[0];
    bottom=par[1];
    }
    break;
    case 's':
    save_cur();
    break;
    case 'u':
    restore_cur();
    break;
    }
    }
    }
    set_cursor();
    }

将更改后的文件重新编译

  1. 首先输入命令make clean清空编译;

  2. 输入命令makemake start进行编译并运行;

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    image-20191125235053453

  3. 输入命令ls,发现输出正常;

    image-20191125235327605

  4. 按下F12,输出四个进程;

    image-20191125235516207

  5. 继续输入ls,输出全是*

    image-20191125235710080

  6. 按下F12,输出得全是*;继续输入ls,输出正常。继续测试,按下F12,依次切换*,和正常输出,实验完成。

    image-20191126000059618

本文标题: 操作系统内核 实验六

文章作者: 李钰璕

发布时间: 2019年12月20日 - 22:41

最后更新: 2020年04月02日 - 14:34

原始链接: https://www.leeyuxun.icu/操作系统内核-实验六.html

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