6.S081 lab2 syscall

#System call tracing

跟着hints做就可以了，给系统调用trace添加一个系统调用号，并且将函数原型添加到kernel/syscall.h中。
在kernel/proc.h中为proc结构体添加一个int mask成员，mask的32位分别标识是否追踪该位所代表的系统调用。比如write的系统调用号为16，那么当mask的第16位为1时，则表示需要追踪write系统调用。
关键是实现sys_trace函数，在kernel/sysproc.c中实现该函数，该函数用argint获得了trace的参数，即mask掩码，将此mask掩码拷贝至当前用户进程中。代码如下：
```
uint64
sys_trace(void)
{
    int mask;
    if (argint(0, &mask) < 0)
        return -1;
    myproc()->mask = mask;
    return 0;
}
```
上述函数中，argint(int num, int *p)函数是从p->trapframe中获得编号为num寄存器的值，对于系统调用，发生中断时，p->trapframe->a0存储了系统调用第一个参数的值，p->trapframe->a1存储了第二个参数的值，依此类推。

在kernel/syscall.c中，syscall函数为系统调用函数，在该函数中添加代码实现跟踪系统调用的效果，我的实现方法如下：

const char *syscallNames[] = {
    0, "fork", "exit", "wait",
    "pipe", "read", "kill", "exec",
    "fstat", "chdir", "dup", "getpid",
    "sbrk", "sleep", "uptime", "open",
    "write", "mknod", "unlink", "link",
    "mkdir", "close", "trace", "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]();
    if (p->mask >> num & 1){
        printf("%d: syscall %s -> %d\n",p->pid, syscallNames[num], p->trapframe->a0);
    }
  } else {
    printf("%d %s: unknown sys call %d\n",
            p->pid, p->name, num);
    p->trapframe->a0 = -1;
  }
}

当发生系统调用时，p->trapframe->a7存储了系统调用号，主要到syscalls，syscalls为全局的函数指针，通过系统调用号，调用对应的函数。当每次发生系统调用时，查看当前进程的mask掩码，并根据mask的值判断是否追踪这次系统调用。注意到p->trapframe->a0存储了系统调用的返回值。为了打印系统调用的名称，可以添加一个字符串数组syscallNames。

注意在fork系统调用时，子进程拷贝父进程的空间时，也应该拷贝父进程的掩码mask。

#Sysinfo

同trace，加入sysinfo的系统调用号以及相关函数声明。
在kernel/kalloc.c中，xv6实现了管理物理内存的方法。kmem是一个全局结构体对象，xv6把空闲物理页组织为链表，kmem->freelist为物理空闲页的头指针。在kernel/riscv.h中，第323行#define PGSIZE 4096 // bytes per page定义了物理页的大小。那么遍历链表就可以获得空闲内存的大小了，具体代码如下：
```
// Get the size of free memory
uint64
freemem(void)
{
    struct run *p = kmem.freelist;
    uint64 sum = 0;
    while (p){
        sum += PGSIZE;
        p = p->next;
    }
    return sum;
}
```
在kernel/proc.c中，xv6实现了管理内存的方法。可以在kernel/proc.h中查看struct proc的成员，其中的state是一个枚举类型的成员，指明了进程的状态（第83行），在xv6中，每个进程共有五种状态。xv6最多可以有64个进程，这些进程被组织为一个数组proc（kernel/proc.h11行）。

为了获取进程数，直接遍历proc数组即可，计算状态不为UNUSED的进程数。代码如下：
```
// Get the number of proc
uint64
getproc(void)
{
    uint64 cnt = 0;
    struct proc* p;
    for (p = proc; p < &proc[NPROC]; p++){
        if (p->state != UNUSED) cnt++;
    }
    return cnt;
}
```

最后就是实现sys_sysinfo了，在执行系统调用时，xv6还处于内核态，需要调用copyout函数把struct sysinfo复制到进程的用户空间中，代码如下：

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

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posted @ 2021-11-17 10:29 Kyoz1 阅读(91) 评论(0) 收藏举报

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