第二周实验1 ：trace

trace函数： 参数为一个整数mask。他的bit为1的位置决定了需要trace的syscall函数，比如trace 32， 32 = 100000， 1所在的位置是第5位（从0开始，右往左），查看syscall.h文件，编号为5的函数是sys_read(). 因此trace 32 xxx。 会打印xxx命令中涉及read函数的信息

过程：

• Add $U/_trace to UPROGS in Makefile

• 在user/user.h中添加 trace的声明

  int trace(int);
  

• 在user/usys.pl添加， usys.pl会生成汇编usys.S，而这个usys.S会使用ecall进入内核

  entry("trace");
  

• 在kernel/syscall.h中为trace添加一个号码

  #define SYS_trace  22
  

• 在 kernel/sysproc.c 添加并实现 sys_trace(), 需要使用一个结构体proc (见 kernel/proc.h)。从用户空间获取system calls参数的方法在kernel/syscall.c， 可以在kernel/sysproc.c找到它们的使用实例。

uint64 sys_trace(void) {int mask;argint(0, &mask);struct proc* proc = myproc();proc->tracemask = mask;return 0;
}

• 修改 fork() 将proc中新的变量也复制到child里面

np->tracemask = p->tracemask;

• 修改kernel/syscall.c中的 syscall() ，添加一个保存了函数名的结构体，print语句

static char* syscallsname[] = {
[SYS_fork]    "fork",
[SYS_exit]    "exit",
[SYS_wait]    "wait",
[SYS_pipe]    "pipe",
[SYS_read]    "read",
[SYS_kill]    "kill",
[SYS_exec]    "exec",
[SYS_fstat]   "fstat",
[SYS_chdir]   "chdir",
[SYS_dup]     "dup",
[SYS_getpid]  "getpid",
[SYS_sbrk]    "sbrk",
[SYS_sleep]   "sleep",
[SYS_uptime]  "uptime",
[SYS_open]    "open",
[SYS_write]   "write",
[SYS_mknod]   "mknod",
[SYS_unlink]  "unlink",
[SYS_link]    "link",
[SYS_mkdir]   "mkdir",
[SYS_close]   "close",
[SYS_trace]   "trace",
[SYS_sysinfo] "sys_sysinfo",
};void
syscall(void)
{int num;struct proc *p = myproc();num = p->trapframe->a7;if(num > 0 && num < NELEM(syscalls) && syscalls[num]) {p->trapframe->a0 = syscalls[num](); // a0 store return value// start if(p->tracemask & (1<<num)){// printf("sys call num = %d\n",num);printf("%d: syscall %s -> %d\n",p->pid,syscallsname[num],p->trapframe->a0);}// end } else {printf("%d %s: unknown sys call %d\n",p->pid, p->name, num);p->trapframe->a0 = -1;}
}

部分源码说明：

• kernel/proc.h: 定义了一个结构体proc（还有其他结构体），用以保存进程的状态信息. 如给定p为该进程的proc结构体指针。则：
  • p->pagetable可得到该进程的虚拟页表。
  • p->kstack可得到两个栈，每个进程均有用户栈和内核栈，用户模式下使用用户栈，仅当进程通过system call 或 interrupt进入内核时才能使用内核栈
  • p->state可获取进程的状态

实验二 sysinfo

前面流程和trace一致，修改Makefile，在user/user.h，user/usys.pl，kernel/syscall.h添加信息。
sysinfo记录的是 可用进程数 和 空闲内存， 这两个属性封装在一个结构体（见kernel/sysinfo.h）

• 计算可用进程数nproc：
  参考 kernel/proc.c 中的allocproc函数。 在 kernel/proc.c 中添加：

    int proc_num(void) {struct proc *p;int num = 0;for(p = proc; p < &proc[NPROC]; p++) {if(p -> state != UNUSED) {num++;}}return num;}```
  

• 计算空闲内存，参考kernel/kalloc.c中的函数kalloc，kernel/kalloc.c在文件末尾添加：

	int freemem_size() {struct run *r;int num = 0;r = kmem.freelist;while(r) {num++;r = r->next;}return num * PGSIZE;}

• 在kernel/def.h中添加声明：

// for sys_info
int freemem_size(void);
int proc_num(void);

• 需要在内核中将这些信息返回到用户态，参考sys_fstat() (kernel/sysfile.c) and filestat() (kernel/file.c)中的copyout用法， 在sys_proc.c中添加：

uint64 sys_sysinfo(void) {struct sysinfo sys_info;sys_info.freemem = freemem_size();sys_info.nproc = proc_num();struct proc *p = myproc();uint64 addr; if(argaddr(0, &addr) < 0)return -1;if(copyout(p->pagetable, addr, (char *)&sys_info, sizeof(sys_info)) < 0)return -1;return 0;
}