代码：https://github.com/JasenChao/xv6-labs.git
使用GDB调试
安装risc-v的GDB
先安装依赖：
sudo apt-get install libncurses5-dev python2 python2-dev texinfo libreadline-dev
再下载源码，可以从清华镜像源下载：
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/gnu/gdb/gdb-13.2.tar.xz
解压缩并编译安装：
tar xvf gdb-13.2.tar.xz
cd gdb-13.2/
mkdir build
cd build
../configure --prefix=/usr/local --target=riscv64-unknown-elf --enable-tui=yes
make -j$(nproc)
sudo make install
使用GDB
先用qemu运行xv6，在xv6目录下执行：
make qemu-gdb
此时应该打印一个端口号，例如tcp::26000，记住这个端口号，另起一个终端，运行gdb：
riscv64-unknown-elf-gdb
在GDB中连接这个端口，由于本次实验想在每次syscall中断时断点，所以file kernel/kernel：
target remote localhost:26000
file kernel/kernel
b syscall
用c让程序从断点处继续执行，输出如下：
(gdb) b syscall
Breakpoint 1 at 0x80002142: file kernel/syscall.c, line 243.
(gdb) c
Continuing.
[Switching to Thread 1.2]
Thread 2 hit Breakpoint 1, syscall () at kernel/syscall.c:243
243 {
(gdb) layout src
(gdb) backtrace
layout 命令将窗口一分为二，显示src，也可以layout asm等。
GDB有一些常用指令：
1.break/b (*地址)/函数名 #设置断点，指令地址可以查看asm文件
#除此之外通常可以使用b *$stvec,在trampoline处设置断点
2.continue/c #运行到断点处然后停下
3.stepi/si #运行单个汇编指令，进入函数
4.n #运行一行c语言代码，不进入函数
5.step/s #运行一行C语言代码，进入函数
6.info/i reg/r #查看32个同一寄存器和PC寄存器的值
7.info/i break/b #查看断点信息
8.info/i frame #打印当前栈帧
9.print/p (/x) 变量/$寄存器 #打印C语言变量值或寄存器的值，/x是将值为打印16进制的值
10.examining/x 地址 #检测内存单元并打印
#可以使用/x十六进制 /i指令 /c字符格式化打印值
#而且可以使用/4c打印4个字节单元并输出为字符
11.list 地址 #打印函数的源代码在指定的位置。
12.layout asm/src/split #分别打开汇编代码窗口、源码窗口、split打开汇编和源码窗口
#ctrl x + a 可以关闭layout窗口
添加系统调用-trace
题目要求基于已经给出的trace.c实现系统调用跟踪。根据提示按步骤进行。
- 将
$U/_trace\添加到Makefile的UPROGS中 - 在
user/user.h中添加系统调用int trace(int) - 在
user/usys.pl中添加stubentry("trace") - 在
kernel/syscall.h中添加系统调用编号#define SYS_trace 22 - 在
kernel/sysproc.c中添加函数sys_trace()，代码如下：uint64 sys_trace(void) { int n; argint(0, &n); myproc()->trace_mask = n; return 0; } - 在
kernel/syscall.c中添加命令名称数组，便于显示系统调用名，修改syscall函数，代码如下：static char syscall_name[23][16] = {"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]) { // Use num to lookup the system call function for num, call it, // and store its return value in p->trapframe->a0 p->trapframe->a0 = syscalls[num](); if(p->trace_mask > 0 && (p->trace_mask & (1 << num))) { printf("%d: syscall %s -> %d\n", p->pid, syscall_name[num - 1], p->trapframe->a0); } } else { printf("%d %s: unknown sys call %d\n", p->pid, p->name, num); p->trapframe->a0 = -1; } } - 在
kernel/syscall.c中还需要增加系统调用的函数指针：extern uint64 sys_trace(void); static uint64 (*syscalls[])(void) = { [SYS_fork] sys_fork, [SYS_exit] sys_exit, [SYS_wait] sys_wait, [SYS_pipe] sys_pipe, [SYS_read] sys_read, [SYS_kill] sys_kill, [SYS_exec] sys_exec, [SYS_fstat] sys_fstat, [SYS_chdir] sys_chdir, [SYS_dup] sys_dup, [SYS_getpid] sys_getpid, [SYS_sbrk] sys_sbrk, [SYS_sleep] sys_sleep, [SYS_uptime] sys_uptime, [SYS_open] sys_open, [SYS_write] sys_write, [SYS_mknod] sys_mknod, [SYS_unlink] sys_unlink, [SYS_link] sys_link, [SYS_mkdir] sys_mkdir, [SYS_close] sys_close, [SYS_trace] sys_trace, }; - 修改
kernel/proc.h中的struct proc结构体，增加int trace_mask - 修改
kernel/proc.c中的fork函数，使得子进程可以继承父进程的trace_mask，增加的代码如下：acquire(&np->lock); np->trace_mask = p->trace_mask; release(&np->lock);
Makefile调用perl脚本user/usys.pl，该脚本生成user/usys.S，这是实际的系统调用，它使用RISC-V ecall指令转换到内核。
使用make GRADEFLAGS=trace grade测试代码是否通过。
添加系统调用-sysinfo
题目要求基于已经给出的sysinfotest.c实现系统调用跟踪。根据提示按步骤进行。
- 将
$U/_sysinfotest\添加到Makefile的UPROGS中 - 在
user/user.h中添加系统调用：struct sysinfo; int sysinfo(struct sysinfo*); - 在
user/usys.pl中添加stubentry("sysinfo"); - 在
kernel/syscall.h中添加系统调用编号#define SYS_sysinfo 23 - 在
kernel/sysproc.c中添加函数sys_sysinfo()，代码如下，free_memory()和proc_num()函数待实现：#include "sysinfo.h" uint64 sys_sysinfo(void) { struct sysinfo info; uint64 addr; argaddr(0, &addr); struct proc* p = myproc(); info.freemem = free_memory(); info.nproc = proc_num(); // 将内核态中的info复制到用户态 if (copyout(p->pagetable, addr, (char*)&info, sizeof(info)) < 0) return -1; return 0; } - 在
kernel/syscall.c中增加系统调用的函数指针：extern uint64 sys_sysinfo(void); static uint64 (*syscalls[])(void) = { [SYS_fork] sys_fork, [SYS_exit] sys_exit, [SYS_wait] sys_wait, [SYS_pipe] sys_pipe, [SYS_read] sys_read, [SYS_kill] sys_kill, [SYS_exec] sys_exec, [SYS_fstat] sys_fstat, [SYS_chdir] sys_chdir, [SYS_dup] sys_dup, [SYS_getpid] sys_getpid, [SYS_sbrk] sys_sbrk, [SYS_sleep] sys_sleep, [SYS_uptime] sys_uptime, [SYS_open] sys_open, [SYS_write] sys_write, [SYS_mknod] sys_mknod, [SYS_unlink] sys_unlink, [SYS_link] sys_link, [SYS_mkdir] sys_mkdir, [SYS_close] sys_close, [SYS_trace] sys_trace, [SYS_sysinfo] sys_sysinfo, }; - 在
kernel/proc.c中增加proc_num()函数，统计进程数，代码如下：int proc_num(void) { int i; int n = 0; for (i = 0; i < NPROC; i++) { if (proc[i].state != UNUSED) n++; } return n; } - 在
kernel/kalloc.c中增加free_memory()函数，统计可用内存，代码如下：uint64 free_memory(void) { struct run* p = kmem.freelist; uint64 num = 0; while (p) { num ++; p = p->next; } return num * PGSIZE; } - 在
kernel/defs.h中对应的区域增加函数声明，代码如下：uint64 free_memory(void); int proc_num(void);
使用make GRADEFLAGS=sysinfo grade测试代码是否通过。
题目提示copyout()函数的使用可以参考filestat()函数，这个函数的功能是从内核复制到用户，传入参数依次为当前进程的页表、地址、需要复制内容的起始地址、需要复制的长度。
测试结果
使用make grade测试，结果如下：
== Test trace 32 grep ==
$ make qemu-gdb
trace 32 grep: OK (1.5s)
== Test trace all grep ==
$ make qemu-gdb
trace all grep: OK (1.0s)
== Test trace nothing ==
$ make qemu-gdb
trace nothing: OK (0.9s)
== Test trace children ==
$ make qemu-gdb
trace children: OK (8.3s)
== Test sysinfotest ==
$ make qemu-gdb
sysinfotest: OK (1.1s)