MIT6.S081 ---- Lab System calls

Lab System calls

物理资源抽象设计（文件系统管理，内存使用，CPU切换，管道交互）；指令执行的三种状态（M,S,U），系统调用；宏内核和微内核；进程机制（S/U mode，地址空间，时间片），进程目的（增强隔离性），进程的地址空间和状态项，进程的设计思想；xv6的启动概述；安全相关。
学习系统调用的原理和实现。

Lab准备

calling convention

系统调用的过程和系统调用的参数

Code: Calling system calls和Code: System call arguments

System call tracing

实现一个系统调用，能打印指定的系统调用的信息。
通过接收参数mask，确定指定的系统调用，在系统调用将返回时，打印出它的信息（进程id，系统调用名称，返回值）。子进程继承这个mask，不影响其他进程。

在struct proc中加入int tracemask，用于确定需要trace哪些系统调用。在allocproc和freeproc中对这个属性进行初始化和清除。

在syscall（kernel/syscall.c）中加入实现

if ((p->tracemask & (1 << num)) != 0) {
    printf("%d: syscall %s -> %d\n", p->pid, syscallnames[num-1], p->trapframe->a0);
}

在（kernel/sysproc.c）中实现sys_trace。

// Set mask that specify which system calls to trace.
uint64
sys_trace(void)
{
    int tracemask;

    if(argint(0, &tracemask) < 0)
      return -1;

    myproc()->tracemask = tracemask;

    return 0;
}

其余配置参照hints修改。

Sysinfo

实现一个系统调用：收集xv6的空闲内存大小和进程数量，并将值返回给用户空间。

在（kernel/sysproc.c）中完成sysinfo系统调用的内核实现sys_sysinfo。

// Get the number of bytes of free memory,
// and the number of processes whose state is not UNUSED.
uint64
sys_sysinfo(void)
{
    uint64 uinfop; // user pointer to struct sysinfo

    if(argaddr(0, &uinfop) < 0)
        return -1;

    return setsysinfo(uinfop);
}

在（kernel/proc.c）完成setsysinfo和procnum。分别实现将sysinfo信息传给用户空间和统计进程数量。

// collect the nunmber of processes.
// Return the number of processes whose state is not UNUSED.
uint64
procnum(void)
{
    struct proc *p;
    uint64 nproc = 0;

    for (p = proc; p < &proc[NPROC]; p++) {
        acquire(&p->lock);
        if (p->state != UNUSED) {
            nproc++;
        }
        release(&p->lock);
    }

    return nproc;
}

// Set struct sysinfo and copy back to user space.
int
setsysinfo(uint64 addr)
{
    struct proc *p = myproc();
    struct sysinfo info;

    info.freemem = kremainsize();
    info.nproc = procnum();

    if(copyout(p->pagetable, addr, (char *)&info, sizeof(info)) < 0)
      return -1;
    return 0;
}

在（kernel/kalloc.c）完成kremainsize，实现对空闲内存的统计。

// collect the amount of free memory.
// Returns the number of bytes of free memory.
uint64
kremainsize(void)
{
    struct run *r;
    uint64 freepg = 0;

    acquire(&kmem.lock);
    r = kmem.freelist;
    while (r) {
        freepg++;
        r = r->next;
    }
    release(&kmem.lock);

    return freepg << 12;
}