【LittleXi】【MIT6.S081-2022Fall】Lab: syscall

2023-10-20 00:44
文章标签 s081 littlexi mit6 lab syscall 2022fall

本文主要是介绍【LittleXi】【MIT6.S081-2022Fall】Lab: syscall，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

【LittleXi】【MIT6.S081-2022Fall】Lab: syscall

文章目录

  • lab2
    • 实验1：Process counting
      • 实验思路
      • 实验过程
    • 实验2：Free Memory Cou
      • 实验思路
      • 实验过程
    • 实验3：System call tracin
      • 实验思路
      • 实验过程
    • 实验4：流程概述
      • 1.请概述用户从发出系统调用指令到得到返回结果的执行的流程。
      • 2.搜索资料，概述malloc的底层实现原理
    • 实验过程中遇到的问题及解决方案
      • 遇到的问题：
      • 解决方案：
    • 实验总结

lab2

实验1：Process counting

实验思路

1、实验要求我们增加一个新的系统调用procnum，统计系统总进程数。

2、那么我们只需要按照实验准备的工作的五个步骤去添加（最开始并没有注意到每个地方添加的意义是什么，所以直接原封不动添加了SYS_new_syscal,然后感觉不太对劲）

3、添加实验准备后，然后就可以直接开始计数了，计数步骤很简单，（最开始误以为进程挂载在CPU上，导致出错）直接遍历proc数组就行了，注意数组的长度为NPROC ，然后简单计数一下就行了

实验过程

1、在proc.c中添加计数代码，用num计数，然后将函数声明放进defs.h文件中，保证其它文件能够调用到该函数

uint64 proccnt()
{uint64 num = 0;for(int i=0;i<NPROC;i++){acquire(&proc[i].lock);num+=proc[i].state != UNUSED;release(&proc[i].lock);}return num;
}

2、在sysproc.c文件中添加一个系统级可调用的函数，直接返回proccnt的值

uint64 sys_procnum (void)
{return proccnt();
}

3、修改procnum.c文件中的num的值的获取方式，使得num的值为procnum()的返回的值

int num = -1;
if ((num = procnum()) < 0)
{fprintf(2, "procnum failed!\n");exit(1);
}
printf("Number of process: %d\n", num);
exit(0);

4、系统调用流程，先进入procnum.c文件中，然后遇到procnum函数，从user.h中去查找这个函数，接着进入syscall中去查找sys_procnum函数，进入sysproc.c中调用对应函数，然后继续调用proc.c 中的函数

5、实验运行结果

请添加图片描述

实验2：Free Memory Cou

实验思路

1、实验2和实验1高度相似，除了计数不一样之外，其它地方和实验一几乎一样

2、单独说一下计数，这个实验的计数是在kalloc.c文件中完成的，因为空闲页的管理是用指针的方式实现的 ，所以计数的方法可以先用一个指针指向空闲内存链表的表头，然后对指针进行移动，同时记录一下有多少个页被访问过了，当移到到链表的表尾的时候就停止移动，返回num*pageSize就是空闲的内存

实验过程

1、实验准备和实验一类似，不再赘述

2、计数的代码实现和实验思路第二点一样，就是利用指针的移动来进行计数

uint64 freecnt()
{uint64 num = 0;struct run* ptr = kmem.freelist;struct spinlock* lock = &kmem.lock;acquire(lock);while(ptr) {num++;ptr = ptr->next;}release(lock);return num*PGSIZE;
}

3、系统调用流程，和实验一几乎一样，不同的区别在于实验一计数是进入proc.c中，而这里是进入kalloc.c 文件

4、实验结果截图：

请添加图片描述

实验3：System call tracin

实验思路

1、本实验的前期准备和实验一和实验二一样，一共要修改makefile、user.h、usys.pl等8个文件

2、本实验的整体思路就是将读取参数中的mask保存在proc进程中，然后在进行系统级调用的时候根据掩码进行打印程序运行的pid、系统调用名称和返回值就行。

实验过程

1、修改makefile、user.h、usys.pl等8个文件和实验1、2类似，不再赘述

2、修改proc.h文件中的结构体proc，在该结构体中添加一个mask变量以保存mask参数

struct proc
{struct spinlock lock;//此处省略若干代码....char name[16];               // Process name (debugging)int mask;                    // Add mask val
};

3、对于具有fork代码的实现，我们需要修改一下proc.c文件中的fork()函数，在子进程中我们需要copy一下父进程的mask和state

 int fork(void)
{int i, pid; //此处省略若干代码....//copy masknp->mask = p -> mask;pid = np->pid;np->state = p->state;//此处省略若干代码....return pid;
}

4、在sysproc.c文件中实现trace函数，在函数的实现过程中可以调用argint方法，获取系统调用的参数，然后将参数保存在之前加入到的结构体proc中

uint64 sys_trace(int n)
{argint(0, &n);if ( n < 0) return -1;myproc()->mask = n;   return 0;
}

5、在syscall.c文件中，添加系统调用的识别名，并在syscall函数中添加需要输出的信息，如果当前进程的掩码和系统调用的函数是一样的，那么就输出该系统调用的pid、系统调用名称和返回值，代码实现如下

char* syscalls_name[23] = {"", "fork","exit","wait","pipe","read","kill","exec","fstat","chdir","dup","getpid","sbrk","sleep","uptime","open","write","mknod","unlink","link","mkdir","close","trace",
};
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&(1<<num))printf("%d: syscall %s -> %d\n",p->pid,syscalls_name[num],p->trapframe->a0);}else{printf("%d %s: unknown sys call %d\n",p->pid, p->name, num);p->trapframe->a0 = -1;}
}

6、实验结果截图

请添加图片描述
请添加图片描述

在这里插入图片描述

实验4：流程概述

1.请概述用户从发出系统调用指令到得到返回结果的执行的流程。

答：

  1. 用户程序发出系统调用指令： 用户程序需要与操作系统内核进行交互以执行特权操作。用户程序通过调用包装好的系统调用函数（例如procnum()、freemem()、trace()等）来发出系统调用请求。
  2. 陷入内核态： 当用户程序发出系统调用请求时，处理器从用户态切换到内核态。通常是通过硬件中断或异常来实现的，将程序控制权传递给内核。
  3. 系统调用处理：一旦操作系统内核获得控制权，它会根据系统调用号和参数来确定要执行的操作。内核会检查参数的有效性，然后执行请求的操作。
  4. 执行系统调用： 内核执行系统调用的实际操作，例如进程计数、空闲内存计数、跟踪调用trace等。
  5. 返回结果给用户程序： 一旦系统调用完成，内核将结果返回给用户程序，例如procnum.c文件中的procnum()函数。如果系统调用成功，返回值将是非负整数，表示操作成功的结果。如果发生错误，返回值将是一个负整数，表示错误码。
  6. 恢复用户态： 用户程序再次获得控制权，并继续执行。它可以检查系统调用的返回值以确定操作是否成功，并采取适当的措施来处理结果或错误。

总之，用户从发出系统调用指令到获得返回结果的执行流程涉及从用户态到内核态的切换、系统调用处理和结果返回。这个过程允许用户程序执行需要操作系统内核权限的任务，并获得对系统资源的访问和控制。

2.搜索资料，概述malloc的底层实现原理

答：malloc 是C语言标准库中用于动态分配内存的函数，它的底层实现原理通常涉及内存管理和操作系统的系统调用。下面是 malloc 的基本底层实现原理：

  1. 内存池管理： malloc 会维护一个内存池（memory pool），通常是一块连续的虚拟内存空间。这个内存池被分割成小块，每块用于存储用户请求的内存。内存块可以分为不同的大小类别，以便满足不同大小的内存需求。
  2. 分配内存： 当用户调用 malloc 函数请求内存时，底层实现会搜索内存池，查找一个足够大的、未被分配的内存块。这个内存块会被标记为已分配，并返回给用户程序。
  3. 内部碎片： 内存分配可能会导致内部碎片，也就是已分配内存块比用户请求的内存稍大。这是因为内存管理需要在内存块之间维护元数据（例如大小、分配状态），从而浪费一些内存空间。
  4. 释放内存： 当用户调用 free 函数释放已分配的内存时，底层实现将相应的内存块标记为未分配，以便后续 malloc 调用可以再次使用它。
  5. 碎片整理： 随着时间的推移，内存池可能会出现碎片，其中已分配和未分配的内存块交织在一起。一些 malloc 实现会定期执行碎片整理操作，将未分配的内存块合并在一起，以便更好地满足大内存块的请求。
  6. 底层系统调用： 在底层，malloc 的实现通常需要与操作系统内核进行交互，以获取物理内存或虚拟内存的分配和释放权限。这可能涉及到系统调用，如 brk 或 mmap，这些系统调用用于动态分配和释放内存页。

具体的 malloc 实现在不同的编译器和操作系统上可能有所不同。常见的 malloc 实现包括 glibc 中的 malloc、Windows 中的 HeapAlloc 等。这些实现可能采用不同的算法和数据结构来管理内存池，以提高性能和减少碎片。

实验过程中遇到的问题及解决方案

遇到的问题：

在procnum.c文件中直接调用函数procnum(&num)会报错，并且不是因为函数没有定义为procnum(int* num)造成的

解决方案：

将procnum（&num）函数重构为num = procnum()可以解决

实验总结

简单总结一下：实验本身不难，感觉90%的难度都在理解代码，以及各个文件之间的依赖关系和每个函数之间的依赖关系

。

这篇关于【LittleXi】【MIT6.S081-2022Fall】Lab: syscall的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/243494。

相关文章

error: RPC failed； curl 56 OpenSSL SSL_read: SSL_ERROR_SYSCALL_ errno 10054解决方法

error: RPC failed； curl 56 OpenSSL SSL_read: SSL_ERROR_SYSCALL_ errno 10054解决方法

error: RPC failed; curl 56 OpenSSL SSL_read: SSL_ERROR_SYSCALL, errno 10054解决方法 不敢保证一定能解决，通过搜索多方博客尝试寻找解决方案，最后clone成功。（PS：不保证能成功） http://www.wangxianfeng.cn/wordpress/2018/07/14/git使用过程中常见错误解决/ https:
阅读更多...
sqli-lab靶场学习（一）——Less1

sqli-lab靶场学习（一）——Less1

前言 最近一段时间想切入安全领域，因为本身有做数据库运维工作，就打算从sql注入方向切入。而sql注入除了学习日常书本上的概念外，需要有个实践的环境，刚好看到sqli-lab这个靶场，就打算先用这个来学习。 安装部署 网上很多关于安装部署的教程，很简单。本人是下载PHPStudy进行部署的。由于sqli-lab是用php5版本，现在很多一体化环境（我用wamp）的php都是7版本。我试过
阅读更多...
会议记录｜MAS Lab 年度组会记录

会议记录｜MAS Lab 年度组会记录

前言：本篇博客记录 20240831 MAS Lab 第一次大组会要点。 “预测未来最好的方式就是创造它” —— 面向对象之父 Alan Kay 张老师提及 The MIT Media Lab （中国多媒体大会上了解到的这个实验室），用技术带动产业发展、创造生态。 产业布局 未来产业的新赛道将是各领域与AI的强强联合 国家人工智能学院……京津冀：基础研究长三角：商业模式
阅读更多...
间接系统调用syscall(SYS_gettid)

间接系统调用syscall(SYS_gettid)

在linux下每一个进程都一个进程id，类型pid_t，可以由getpid（）获取。POSIX线程也有线程id，类型pthread_t，可以由pthread_self（）获取，线程id由线程库维护。但是各个进程独立，所以会有不同进程中线程号相同节的情况。那么这样就会存在一个问题，我的进程p1中的线程pt1要与进程p2中的线程pt2通信怎么办，进程id不可以，线程id又可能重复，所以这里会有一个真实
阅读更多...
MIT 6.5940 EfficientML.ai Fall 2023: Lab 1 Pruning

MIT 6.5940 EfficientML.ai Fall 2023: Lab 1 Pruning

EfficientML.ai Lec 3 - Pruning and Sparsity (Part I) MIT 6.5940, Fall 2023, Zoom 本文是EfficientML.ai Fall 2023课程作业1练习答案，在本次练习里将会对经典的分类神经网络进行剪枝处理，减少模型大小和延迟。The goals of this assignment are as fo
阅读更多...
CSAPP Data Lab

CSAPP Data Lab

CSAPP 的第一个 Lab，对应知识点为书中的第 2 章（信息的表示与处理），要求使用受限制的运算符和表达式实现一些位操作。主要分为两个部分：整数部分和浮点数部分。其中整数部分限制较多，比较偏重技巧性，部分题个人认为很有难度。而浮点数部分则比较基础，主要考察对 IEEE 754 标准的熟悉程度，代码较长，但思路相对简单。 bitXor 思路 使用德-摩根定律进行推导，推导过程如下： 代
阅读更多...
MIT6.S081最详解析与归纳——lab10:mmap

MIT6.S081最详解析与归纳——lab10:mmap

Lab10主题：mmap （一）前置知识：mmap（1）VMA（2）mmap （二）Lab：mmap（1）前置工作（2）实现sys_mmap()（3）实现pagefault（4）实现sys_munmap（5）脏页位设置（六）其它函数的小修改 （三）感言 （一）前置知识：mmap （1）VMA VMA（Virtual Memory Area） 代表虚拟内存区域，它描述了一个进程
阅读更多...
Wireshark Lab: TCP v7.0

Wireshark Lab: TCP v7.0

Wireshark Lab: TCP v7.0 1. Capturing a bulk TCP transfer from your computer to a remote server 步骤 打开浏览器，在url中输入http://gaia.cs.umass.edu/wiresharklabs/alice.txt ，然后右键点击另存为下载文本。 访问http://gaia.cs.um
阅读更多...
CSE12 Lab 4: Simple CSV File Analysis

CSE12 Lab 4: Simple CSV File Analysis

This file shows the stock returns from an investment portfolio over a year. The “A” column contains the stock name and the “B” column indicates the returns in USD (You can assume that there are no
阅读更多...
6.S081的Lab学习——Lab8: locks

6.S081的Lab学习——Lab8: locks

文章目录 前言一、Memory allocator(moderate)提示：解析 二、Buffer cache(hard)解析： 三、Barrier (moderate)解析： 总结 前言 一个本硕双非的小菜鸡，备战24年秋招。打算尝试6.S081，将它的Lab逐一实现，并记录期间心酸历程。 代码下载 官方网站：6.S081官方网站 安装方式： 通过 APT 安装 （De
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2