前言

  hello，小伙伴们，本篇文章继续接着该专栏第一章的内容写下去，在第一章中，我们做了一个xv6操作系统的入门实验，就是给xv6操作系统源码中添加一个自己编写的C程序，并且通过修改Makefile文件，完成在xv6操作系统中添加新的应用。
  本篇文章还是继续进行xv6操作系统的入门实验，我们主要要做的是：定义一个内核全局变量，用于进程间的共享设计并实现两个系统调用read_sh_var()和write_sh_var()用于读取和修改该全局变量的值；最后，编写C程序，检验是否能在进程间完成数值的共享。很容易发现，该入门实验分为两部分，一个是定义内核全局变量，并且设计系统调用来对内核全局变量进行访问，另一个部分是编写C程序，验证我们编写的内核全局变量和系统调用是否有效，第二个部分就是我们上一章的内容。

一、定义内核全局变量&设计两个系统调用

  第一步：在xv6操作系统源码下的spinlock.h文件中定义内核全局变量int sh_var，使得所有进程可以访问。

  第二步，在xv6操作系统源码defs.h下声明我们在spinlock.h定义的内核全局变量int sh_var。

  至此，定义内核全局变量已经完成，我们继续设计系统调用，系统调用步骤如下。
  第三步，在xv6操作系统源码syscall.h文件中为两个系统调用read_sh_var()和write_sh_var()增加系统调用号，read_sh_var()系统调用负责读取内核全局变量；write_sh_var()系统调用负责修改内核全局变量。

  第四步，在xv6操作系统源码user.h文件中定义两个系统调用read_sh_var()和write_sh_var()，使得我们后续编写的C程序可以使用这两个系统调用。

  第五步，在xv6操作系统源码usys.S文件中添加两列SYSCALL，这一步可以理解为将我们定义好的系统调用加入到xv6操作系统的系统调用列表中，usys.S文件显示了我们可以使用的系统调用。

  第六步，在xv6操作系统源码syscall.c中修改系统调用跳转表。

  第七步，还是和第六步一样，修改syscall.c里面的内容，声明我们的两个系统调用函数为外部函数。

  第八步，这一步比较关键，我们需要在xv6操作系统源码sysproc.c文件中实现自己的系统调用功能，编写的代码和图示如下。

int
sys_read_sh_var(void)
{
    return sh_var;
}

int
sys_write_sh_var(void)
{
    int tmp;
    if(argint(0, &tmp) < 0){
            return -1;
    }
    sh_var = tmp;
    return sh_var;
}

  如果读者认真进行到这一步实验的话，可能会对红框框里面的代码部分感到奇怪，我的tmp变量都没有赋初始值，为啥就直接给我们的内核全局变量sh_var = tmp,了呢，这里我解释一下，我们在第四步的时候，对修改内核全局变量函数的声明为：int write_sh_var(int)，可以看到，此函数形参列表有int类型（我们使用该系统调用的时候，需要传一个int类型的参数），但是没有说明这个int类型的值赋值给哪个具体的局部变量，然后，我们的tmp是write_sh_var(int)函数的第一个局部变量，所以，tmp就会作为第一个局部变量自动接收形参列表传来的int值。
  第九步，这一步和上一步一样，比较关键，我们还需要在xv6操作系统源码proc.c文件中实现自己的系统调用功能，编写的代码和图示如下，注意，和上一步不一样的是，函数名没有了sys_开头。

int
read_sh_var(void)
{
    return sh_var;
}

int
write_sh_var(void)
{
    int tmp;
    if(argint(0, &tmp) < 0){
            return -1;
    }
    sh_var = tmp;
    return sh_var;
}

  至此，添加内核全局变量、读取内核全局变量read_sh_var()系统调用、修改内核全局变量write_sh_var()系统调用都已实现，下一步我们要做的是，通过编写一个C程序来验证我们的内核全局变量和系统调用是否都在xv6操作系统源码中添加成功了。

二、编写C程序验证内核全局变量&系统调用

  在xv6操作系统源码中编写C程序的实验我们在第一章已经做了详细的描述，这里不再累赘。如下图和代码所示，我们利用vim编写了一个Linux下C程序，程序名为my_syscall.c，该程序创建了一个子进程，父进程负责修改内核全局变量，子进程负责读取内核全局变量。

#include "types.h"
#include "stat.h"
#include "user.h"

int
main(int argc, char *argv[])
{
       int tmp = 2024;
       printf(1,"I am a parent process, I will write sh_var\n");
       write_sh_var(tmp);		//修改内核全局变量
       int pid = fork();       //创建子进程
       if(pid > 0){
               wait();
       }
       else if(0 == pid){
       		//读取内核全局变量
               printf(1,"I am child process, the sh_var = %d\n",read_sh_var());
       }
       exit();
}

  编写好我们的C程序后，不要忘记修改Makefile文件，修改完Makefile文件后，在xv6操作系统源码目录下执行make命令，如下图，没报错即表示我们编写的C程序编译成功。

  接下来，在xv6操作系统源码目录下执行make qemu命令，在QEMU虚拟环境中执行ls命令，查看到我们编写的C程序名，输入my_syscall命令，程序成功执行，内核全局变量被赋值为2024，符合我们预期，并且成功被子进程读取，如下图所示。


  至此，我们的xv6操心系统入门实验2成功完成，主要实现了添加内核全局变量，设计读和写内核全局变量两个系统调用。

总结

  通过对该实验的完成，加上第一章的实验，我们已经完成了xv6的入门实验部分；总结一下获得的收获就是：学会了在xv6操作系统的源码中增加自己想要实现的功能（程序），学会了如何给xv6操作系统增加系统调用（为用户程序提供接口），从xv6操作系统源码入手，使得我们对操作系统的内核运行有了进一步的认知，这两个实验都是非常好的xv6操作系统入门实验。

注：本专栏所有内容都是参考深圳大学罗秋明老师著的《操作系统原型-xv6分析与实验》，并且提取了较为简单和重要的部分，想要进一步深入xv6操作系统，可以学习本书更多内容。