探索Linux内核行为：大学操作系统实验四进程与资源监控

本次实验是大学操作系统课程中的第四次实践，旨在深入理解Linux内核的工作原理以及系统资源管理。通过编写程序来探索Linux内核的行为，特别是利用/proc文件系统，该系统允许程序员直接访问和操作内核状态信息。实验的主要目标包括： 1. 理解Linux内核：通过检查CPU类型、型号以及内核版本，学员可以了解到当前系统的硬件配置和正在运行的操作系统核心。 2. 进程和资源监控：程序需要显示系统自上次启动以来的时间，以及CPU时间的分配情况，如用户态、系统态和空闲态，帮助分析系统的运行效率。 3. 内存管理：查看配置内存的数量和当前可用内存，这有助于理解内存分配和使用情况，对于优化内存资源至关重要。 4. 磁盘I/O统计：程序将显示磁盘读写请求的数量，这对于评估硬盘的繁忙程度和数据交换性能十分有用。 5. 内核调度：通过记录内核上下文转换数（context switches），了解任务切换的频率，这对于分析调度算法和系统性能优化具有重要意义。 实验步骤主要包括： - 程序设计：编写`main.c`文件，其中包含了函数`getproc()`用于读取/proc文件系统的特定信息，以及`main()`函数来整合并打印所有收集到的数据。 - 获取CPU信息：通过`getproc()`函数读取`/proc/cpuinfo`来获取CPU类型、型号和内核版本。 - 计算运行时间：使用`time()`函数和`strftime()`函数获取系统运行时间，以天、小时和分钟的形式呈现。 - 内存管理：读取`/proc/meminfo`来获取内存总量和剩余量，以及磁盘I/O请求。 - 内核上下文转换计数：查看`/proc/stat`中的`ctxt`字段，计算出内核上下文切换次数。 实验的关键代码示例： ```c #include <stdio.h> ... int getproc(char* filename, char* buf, int max_size) { // ... (文件路径构建与读取代码) } int main(int argc, char* argv[]) { char repTypeName[16]; // 存放报告类型 // ... (其他变量声明) if (argc < 2) { // ... (解析命令行参数以确定报告类型) } // ... (读取CPU信息、内存信息等并打印) getproc("cpuinfo", repTypeName, sizeof(repTypeName)); // ... (类似地获取其他所需数据) return 0; } ``` 通过这个实验，学生不仅能够巩固操作系统的基础知识，还能够练习编程技巧，特别是处理和解析/proc文件系统，从而深入理解Linux内核的工作机制和资源管理策略。完成实验后，他们将能更好地分析和优化系统性能，提升对操作系统底层运作的理解。