操作系统实验报告：添加系统调用统计缺页次数

"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。