Linux内核模块编程：杭电操作系统实验解析

"杭电操作系统实验是一个关于Linux内核模块编程的实践项目，目标是实现两个功能模块。第一个模块用于列出系统中所有内核线程的相关信息，包括程序名、PID、进程状态、优先级以及父进程的PID。实现过程中通过`for_each_process`遍历进程，使用`task_struct->mm`字段判断是否为内核线程，并利用`get_task_parent`获取父进程信息。第二个模块则根据输入的PID，展示该进程的家族树信息，即父进程、兄弟进程和子进程的程序名、PID和状态。在实验中，开发者遇到了一些问题，如编译错误和模块加载问题，但都通过查阅资料和修复代码得以解决。实验结果符合预期，展示了良好的功能。此外，实验者还对程序的性能、优缺点进行了分析，并提出了改进思路和实验建议。" 在这个实验中，涉及到的Linux内核编程知识点包括： 1. **内核线程与用户线程的区别**：内核线程不拥有自己的内存管理结构`mm_struct`，因此可以通过`task_struct->mm`为空来判断一个进程是否为内核线程。 2. **进程遍历**：`for_each_process`宏是一个内核提供的便利工具，用于遍历整个进程链表，访问每个进程的`task_struct`结构体，从而获取进程信息。 3. **进程关系**：`get_task_parent`函数用于获取指定进程的父进程`task_struct`指针，这有助于构建进程家族树。 4. **内核模块编程**：实验中创建了两个内核模块（`.ko`文件），分别实现了上述两个功能。内核模块可以动态插入到内核中（使用`insmod`命令）和移除（使用`rmmod`命令）。 5. **模块加载与调试**：通过`dmesg`命令查看内核日志，可以获取模块加载时的输出信息，便于调试和验证模块的功能。 6. **Makefile**：在实验中，开发者编写了Makefile文件来编译和链接内核模块，确保它们正确地被加载到内核中。 7. **进程状态**：`task_struct`结构体包含了进程的状态信息，如运行、就绪、阻塞等，可以通过这些信息了解进程的当前活动情况。 8. **进程ID (PID)**：PID是进程的唯一标识符，通过PID可以查找并操作特定进程。 9. **进程家族信息**：在第二个模块中，通过输入PID，可以查找与之相关的父进程、兄弟进程和子进程的信息，揭示了进程之间的依赖关系。 10. **程序性能分析**：实验者分析了所实现程序的性能，这可能涉及CPU使用率、内存占用、执行效率等方面。 实验者在遇到问题时，采取了查阅文档和修复代码的方式来解决问题，体现了良好的问题解决能力。同时，他们对程序的改进思路也显示了对持续优化和学习的热情。这个实验为理解和掌握Linux内核机制提供了一个实践平台，对于提升操作系统的理解和编程技能具有很大帮助。