Linux Kernel Syscall — T01 Sistemas Operacionais

Compilação de um Kernel Linux 6.6.87 customizado, montagem de initramfs com BusyBox e execução de syscall modificada via patch. Projeto prático da disciplina de Sistemas Operacionais — IDP 2025/2.

Objetivo

Compilar e bootar um kernel Linux modificado por um patch personalizado dentro do QEMU, executar um programa C estático que invoca a syscall sysinfo, e capturar a string injetada pelo patch no kernel ring buffer via dmesg.

Arquitetura

┌─────────────────────────────────────┐
│           QEMU (x86-64)             │
│  ┌───────────────────────────────┐  │
│  │  initramfs (BusyBox + init)   │  │
│  │  ┌─────────────────────────┐  │  │
│  │  │  sysinfo_call (C static)│  │  │
│  │  │  syscall 99 → kernel    │  │  │
│  │  └──────────┬──────────────┘  │  │
│  └─────────────┼─────────────────┘  │
│                ▼                    │
│  ┌─────────────────────────────────┐│
│  │  Kernel 6.6.87 + patch aluno    ││
│  │  sysinfo() → printk(secret)     ││
│  │  dmesg → RESPOSTA               ││
│  └─────────────────────────────────┘│
└─────────────────────────────────────┘

Estrutura do Repositório

.
├── sysinfo_call.c          # Programa userspace que invoca sysinfo(2)
├── initramfs/
│   └── init                # Script de boot do sistema mínimo
├── scripts/
│   ├── setup.sh            # Instala dependências do sistema
│   ├── build-busybox.sh    # Compila BusyBox 1.36.1 estático
│   ├── build-kernel.sh     # Configura e compila o kernel
│   ├── build-initramfs.sh  # Monta e empacota o initramfs
│   └── run-qemu.sh         # Inicia o QEMU com kernel + initramfs
├── docs/
│   └── architecture.md     # Notas técnicas e aprendizados
└── README.md

Pré-requisitos

• WSL2 + Ubuntu 24.04 (ou Ubuntu nativo)
• ~10 GB de espaço livre em disco

Como reproduzir

0. Variáveis de ambiente

export MATRICULA="2311292"
export JOBS=$(nproc)

1. Dependências

bash scripts/setup.sh

2. BusyBox

bash scripts/build-busybox.sh

3. Kernel

bash scripts/build-kernel.sh

4. initramfs

bash scripts/build-initramfs.sh

5. Rodar no QEMU

bash scripts/run-qemu.sh

Dentro do shell:

/bin/sysinfo_call
dmesg | grep SOLUCAO

Status das Etapas

Etapa	Status
Ambiente e dependências	✅ concluído
BusyBox 1.36.1 compilado	✅ concluído
Kernel 6.6.87 configurado	✅ concluído
Patch aplicado	✅ concluído
Kernel compilado	✅ concluído
initramfs montado	✅ concluído
sysinfo_call.c compilado	✅ concluído
Boot no QEMU	✅ concluído
Resposta coletada	✅ concluído

Conceitos Demonstrados

• Compilação do Kernel Linux — configuração via make defconfig, flags de build, bzImage
• System calls no x86-64 — número de syscall (99 = sysinfo), convenção de registradores
• initramfs — filesystem em RAM, estrutura mínima, BusyBox como userland
• Kernel ring buffer — printk levels, dmesg
• Linking estático — por que o binário precisa ser estático num ambiente sem libc
• QEMU — emulação de hardware, boot com kernel + initrd customizados

Referências

• Linux Kernel Documentation
• BusyBox
• man 2 sysinfo
• Tanenbaum, A. S. — Sistemas Operacionais Modernos, 3ª ed.
• Arpaci-Dusseau — Operating Systems: Three Easy Pieces