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文檔簡介
1、* *實驗二 : 統(tǒng)計操作系統(tǒng)缺頁次數(shù)* *目錄一實驗?zāi)康?-3* *二實驗內(nèi)容 -3三. 實驗步驟 -3* *統(tǒng)計操作系統(tǒng)缺頁次數(shù)一 實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)虛擬內(nèi)存的基本原理和Linux 虛擬內(nèi)存管理技術(shù);深入理解、掌握Linux 的按需調(diào)頁過程;掌握內(nèi)核模塊的概念和操作方法,和向 /proc文件系統(tǒng)中增加文件的方法;綜合運用內(nèi)存管理、系統(tǒng)調(diào)用、proc文件系統(tǒng)、內(nèi)核編譯的知識。* *二 實驗內(nèi)容1. 原理Linux 的虛擬內(nèi)存技術(shù)采用按需調(diào)頁,當(dāng) CPU 請求一個不在內(nèi)存中的頁面時 ,會發(fā)生缺頁 ,缺頁被定義為一種異常(缺頁異常),會觸發(fā)缺頁中斷處理流程。每種CPU 結(jié)構(gòu)都提供一個do_page_f
2、ault處理缺頁中斷。由于每發(fā)生一次缺頁都要進(jìn)入缺頁中斷服務(wù)函數(shù)do_page_fault一次,所以可以認(rèn)為執(zhí)行該函數(shù)的次數(shù)就是系統(tǒng)發(fā)生缺頁的次數(shù)。因此可以定義一個全局變量pfcount作為計數(shù)變量,在執(zhí)行do_page_fault時,該變量值加 1 。本實驗通過動態(tài)加載模塊的方法,利用/proc文件系統(tǒng)作為中介來獲取該值。2. 實驗環(huán)境操作系統(tǒng): Ubuntu 12.04(內(nèi)核版本為)內(nèi)核源碼:三 實驗步驟1. 下載一份內(nèi)核源代碼并解壓Linux 受 GNU 通用公共許可證 ( GPL)保護(hù), 其內(nèi)核源代碼是完全開放的?,F(xiàn)在很多Linux 的網(wǎng)站都提供內(nèi)核代碼的下載。推薦使用Linux 的官
3、方網(wǎng)站:。* *在 terminal下可以通過wget命令下載源代碼:$ cd /tmp$wget切換到 root身份,解壓源代碼到/usr/src目錄下:# xz# tarC /usr/src2. 修改內(nèi)核源代碼,添加統(tǒng)計變量1、切換到預(yù)編譯內(nèi)核目錄* *2、修改處理內(nèi)存訪問異常的代碼/ 用 vi 編輯器打開 fault.c ,一般使用 Intel x86 體系結(jié)構(gòu),則修改arch/x86/目錄下的文件#vi arch/x86/mm/fault.c/ 在 do_page_fault函數(shù)的上一行定義統(tǒng)計缺頁次數(shù)的全局變量pfcountUnsigned long volatilepfcount;
4、/ 將 pfcount加入到 do_page_fault中,用以統(tǒng)計缺頁次數(shù)pfcount+;* *3、修改內(nèi)存管理代碼/ 用 vi 編輯器打開頭文件mm.h#vi include/linux/mm.h/ 在 mm.h 中加入全局變量 pfcount 的聲明,代碼加在 extern int page_cluster; 語句之后extern unsigned long volatile pfcount;* *4、導(dǎo)出pfcount全局變量,讓整個內(nèi)核(包括模塊)都可以訪問。方法是:#vi kernel/kallsyms.c/ 在文件最后加入一行代碼EXPORT_SYMBOL(pfcount);*
5、 *3. 配置編譯新內(nèi)核在編譯內(nèi)核前,一般來說都需要對內(nèi)核進(jìn)行相應(yīng)的配置。配置是精確控制新內(nèi)核功能的機(jī)會。配置過程也控制哪些需編譯到內(nèi)核的二進(jìn)制映像中 (在啟動時被載入) ,哪些是需要時才裝入的內(nèi)核模塊( module)。首先進(jìn)入內(nèi)核源代碼目錄:# cd如果不是第一次編譯的話,有必要將內(nèi)核源代碼樹置于一種完整和一致的狀態(tài)(如果是第一次可跳過此步)。因此,推薦執(zhí)行命令makemrproper。它將清除目錄下所有配置文件和先前生成核心時產(chǎn)生的.o文件:#make mrproper* *然后配置編譯選項(此處使用原內(nèi)核的配置文件,完整的配置命令看操作提示):.config該命令的作用是將原內(nèi)核配置文
6、件拷貝的當(dāng)前目錄下,并命名為.config 。若需要進(jìn)一步修改配置請參照操作提示。用編譯 Linux內(nèi)核預(yù)備實驗中的方法完成新內(nèi)核的配置、編譯、替換,重啟后驗證是否完成替換。#unamer/ 如果為(與你采用的新內(nèi)核版本一至)說明替換完成* *4. 編寫讀取 pfcount 值的模塊代碼系統(tǒng)重啟后,執(zhí)行如下操作:cd /home/sa#mkdir source/ 在當(dāng)前用戶目錄下創(chuàng)建source文件夾,用于存放編寫的用戶程序#cd source/ 切換到source目錄#vi pf.c/ 新建用于構(gòu)建模塊的代碼-/*pf.c*/*modules program*/#include <li
7、nux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/proc_fs.h>#include <linux/string.h>#include <asm/uaccess.h>* *struct proc_dir_entry *proc_pf;struct proc_dir_entry *proc_pfcount;extern unsigned longvolatilepfcoun
8、t;static inline struct proc_dir_entry *proc_pf_create(const char*name, mode_t mode, read_proc_t * get_info)returncreate_proc_read_entry(name,mode,proc_pf,get_info,NULL);int get_pfcount(char *buffer, char *start, off_t offset, int length,int *peof, void *data)int len = 0;len = sprintf(buffer, "%
9、ld n", pfcount);return len;* *static int pf_init(void)proc_pf = proc_mkdir("pf", 0);proc_pf_create("pfcount", 0, get_pfcount);return 0;static void pf_exit(void)remove_proc_entry("pfcount",proc_pf);remove_proc_entry("pf",0);module_init(pf_init);module_exit(pf_exit);MODULE_LICENSE("GPL");* *5. 編譯、構(gòu)建內(nèi)核模塊cd /home/sa/
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