操作系统实验报告:添加系统调用统计缺页次数
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更新于2024-07-01
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"该实验报告描述了如何在Linux操作系统中添加一个新的系统调用,目的是让学生了解内核构建过程,理解系统调用的工作机制,并涉及页错误处理和内核结构的修改。实验者需要下载内核源代码,进行配置,添加系统调用号,修改系统调用表,并实现统计缺页和脏页功能。实验环境为Ubuntu 16.04,使用的设备为配备Intel Core i7-8750H和Nvidia GeForce GTX 1060的笔记本电脑。"
在这个实验中,学生们将学习到以下关键知识点:
1. **Linux内核源代码**:Linux内核是开源的,可以从官方站点获取不同版本的源代码。源代码提供了深入理解内核工作原理的机会。
2. **内核配置**:配置内核是根据特定需求定制内核的过程,包括选择要包含的模块和服务。这通常通过运行`make menuconfig`或`make xconfig`等命令完成。
3. **系统调用**:系统调用是用户空间程序与操作系统交互的主要方式。实验要求添加一个新系统调用,这涉及到定义系统调用号,修改`sys_call_table`等内核数据结构,以及实现相应的系统调用处理函数。
4. **系统调用号**:每个系统调用都有一个唯一的数字标识符,如在`unistd.h`头文件中定义。添加新系统调用需要在内核中找到一个未被使用的编号,并在`sysnum.h`中定义。
5. **系统调用表**:在内核中,系统调用表是一个数组,每个元素对应一个系统调用处理函数。在`kernel/sys.c`或类似位置添加新的表项,关联到新的系统调用处理函数。
6. **统计系统调用**:实验要求实现统计缺页总次数和进程缺页次数。这需要修改内核中的页错误处理函数`do_page_fault`,以及可能涉及到`task_struct`结构,用于存储每个进程的状态信息。
7. **“脏”页管理**:“脏”页是指在内存中被修改但尚未写回磁盘的页面。统计脏页数可能需要修改页表标志和相关数据结构,如`pgd`, `pmd`, `pte`等。
8. **用户态测试程序**:为了验证新系统调用的正确性,需要编写一个用户态程序来调用这个系统调用,并检查返回的结果是否符合预期。
9. **内核编译和安装**:修改完成后,需要编译内核(`make`),生成内核映像,然后通过`make install`将新内核安装到系统中。
10. **实验环境**:实验在Ubuntu 16.04 LTS系统上进行,这是一个基于Debian的Linux发行版,广泛用于开发和测试环境。
通过这个实验,学生不仅能了解到Linux内核的基础架构,还能实践编程技巧,增强对操作系统核心机制的理解,这对于软件工程专业的学生来说是非常宝贵的经验。
2022-08-03 上传
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2023-04-04 上传
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