trace
该系统调用程序,可以跟踪其他的系统调用命令,该系统调用的形参为一个整数掩码。其具体实参为1 << sys_call所得到的整数值,sys_call是一个系统调用指令在内核中定义的系统调用编号。返回值包含进程id,系统调用sys_call的名称和返回值。并且trace指令可以跟踪当前进程和它派生的所有子进程。
即具体用法为
trace [sys_call_mask] [call] [call_params]
call: 可以为一个unix命令 如grep
sys_call_mask: 为系统调用指令,可以传入2147483647,可以跟踪运行call指令期间的所有系统调用指令
call_params:即call命令需要的合法参数格式
trace.c
可以看到,在该自定义函数中调用了trace的sys_call,如果成功那么将进行切割,nargv为sys_call_mask后的具体指令,然后利用exec系统调用进行执行
添加原型、存根、系统调用编号
提示中说到需要在usys.h添加系统调用的原型
可以看到原本xv6中系统调用指令的原型
trace指令通过接受整型mask返回一个字符串
char* trace(int);
第二步在usys.pl中添加存根,Makefile将调用该perl脚本,生成实际的系统调用存根usys.S
entry("trace");
第三步在syscall.h中添加系统调用编号
#define SYS_trace 22
内核中的实现
上述步骤只实现了trace指令的声明,还需要在内核中进行实现。
第一步需要在proc.h中的proc结构体内定义一个新的变量,用来记录我们给定的mask值,然后和之后的每个系统调用的mask值进行比较,如果相等则打印输出
第二步就是实现sys_trace函数,该函数主要功能就是对proc结构体中的trace_mask值进行赋值操作,需要使用argint函数,当进行系统调用时,会向a0寄存器中写入当前系统调用指令的mask即系统调用指令所需要的参数会存放到a0和a1中,利用argint函数可以从a0寄存器中获取,然后将其转换为整数。
在执行某个系统调用指令时,a0和a1用来接受参数,当函数返回时a0会存放返回值
//sys_trace()
uint64
sys_trace(void)
{
//get the param of the sys_call
if(argint(0,&(myproc()->trace_mask))<0)
{
return -1;
}
return 0;
}
打印子进程
由于要求打印父进程会派生出的所有子进程,所以需要将父进程的trace_mask传入到子进程里面,可以在fork()函数中实现,fork函数中会创建两个proc的结构体一个代表子进程np,一个代表当前进程p
np->trace_mask = p->trace_mask;
打印输出
调用trace指令后,我们需要对满足输入mask的系统调用进行输出
p->trapframe->a7表示当前系统调用的号码。我们可以通过比较(1<<(p->trapframe->a7))和存放在proc中的之前a0寄存器中的值来进行判断
if((1<<num) & p->trace_mask)
{
printf("%d: syscall %s -> %d\n", p->pid,syscalls_name[num],p->trapframe->a0);
}
输出格式按照样例格式,syscalls_name[]为新建的数组,用来存储每个系统调用的名称。
sysinfo
该系统调用主要作用是收集正在运行的系统信息,形参为定义在kernal/sysinfo.h文件下的sysinfo结构体指针,在内核态填写这个结构体,然后返回到用户空间
获取空闲内存空间
根据提示,在kalloc.c中添加函数,kalloc.c中有两个结构体,分别表示当前内存空间和空闲的内存空间
struct run {
struct run *next;
};
struct {
struct spinlock lock;
struct run *freelist;
} kmem;
所以我们获得空间内存空间大小就是获得freelist这个链表的长度,直接遍历计数即可
void
getfree(uint64 *res)
{
*res = 0;
struct run *cur = kmem.freelist;
//lock
acquire(&kmem.lock);
while(cur)
{
//Base: PGSIZE
*res += PGSIZE;
cur = cur->next;
}
release(&kmem.lock);
}
获取当前的进程数量
proc.c中定义了一个存储所有进程结构体的数组,我们只需要统计其中state!=UNUSED的进程即可
void
getprocnum(uint64* num)
{
*num = 0;
struct proc* p;
for(p = proc; p < &proc[NPROC]; p++)
{
acquire(&pid_lock);
if(p->state != UNUSED) (*num)++;
release(&pid_lock);
}
}
通过系统调用复制到用户空间
编写sys_sysinfo系统调用指令,提示中也说到使用copyout()指令,首先我们需要定义一个sysinfo的结构体,然后通过上述两个函数对两个值进行赋值操作。
然后我们需要得到用户空间下的地址,可以利用argaddr函数从a0寄存器中获取然后赋值给我们的变量。当得到用户空间的地址后,利用copyout函数进行从内核到用户空间的复制操作。p->pagetable所代表的就是当前进程的页表,然后addr就是该页表下的地址。
uint64
sys_sysinfo(void)
{
//the struct of sysinfo
struct sysinfo info;
getfree(&info.freemem);
getprocnum(&info.nproc);
struct proc* p = myproc();
//the kernal memory addr use argaddr
uint64 addr;
if(argaddr(0,&addr) < 0)
{
return -1;
}
if(copyout(p->pagetable, addr, (char*)&info, sizeof(info)) < 0)
{
return -1;
}
return 0;
}
注意
- 由于在sysproc.c中使用了struct sysinfo,所以需要在头文件添加sysinfo.h
- 需要在defs.h中对我们定义在kalloc.c和proc.c的两个函数进行声明
defs.h定义了整个操作系统中会用到的结构体,枚举类型和函数