HỆ ĐIỀU HÀNH

PROJECT 2 – System call

Bài thực hành này sẽ giúp bạn tìm hiểu cách thêm mới một system call vào xv6\

1. Trace

Trong bài tập này, bạn sẽ thêm một tính năng theo dõi lệnh gọi hệ thống có thể giúp bạn khi debug các bài lab sau. Bạn sẽ tạo một system call mới là trace để điều khiển theo dõi. Lệnh này sẽ lấy một đối số, một số nguyên "mask", có các bit chỉ định các system call nào cần theo dõi.
Ví dụ: Để theo dõi lệnh gọi hệ thống fork, một chương trình sẽ gọi

trace(1 << SYS_fork)

trong đó SYS_fork là mã số syscall được định nghĩa từ kernel/syscall.h . Bạn phải sửa đổi kernel xv6 để in ra mỗi dòng thông tin khi có system call bị theo dõi được gọi, (nghĩa là mã số system call được đặt trong mask) lúc này sẽ in ra thông tin gồm: tên system call được gọi và id của tiến trình gọi system call này, bạn không cần phải in các đối số của system call. System call trace sẽ bật theo dõi cho tiến trình gọi nó và bất kỳ tiến trình con nào mà nó phân nhánh sau đó, nhưng không được ảnh hưởng đến các quy trình khác.\

Viết một chương trình trace cấp độ người dùng chạy một chương trình khác với chức năng theo dõi được bật (xem user/trace.c ). Khi hoàn tất, bạn sẽ thấy đầu ra như thế này:

$ trace 32 grep hello README
3: syscall read -> 1023
3: syscall read -> 966
3: syscall read -> 70
3: syscall read -> 0
$
$ trace 2147483647 grep hello README
4: syscall trace -> 0
4: syscall exec -> 3
4: syscall open -> 3
4: syscall read -> 1023
4: syscall read -> 966
4: syscall read -> 70
4: syscall read -> 0
4: syscall close -> 0
$
$ grep hello README
$
$ trace 2 usertests forkforkfork
usertests starting
test forkforkfork: 407: syscall fork -> 408
408: syscall fork -> 409
409: syscall fork -> 410
410: syscall fork -> 411
409: syscall fork -> 412
410: syscall fork -> 413
409: syscall fork -> 414
411: syscall fork -> 415
...
$

Trong ví dụ đầu tiên ở trên, trace gọi lệnh grep theo dõi chỉ lệnh gọi hệ thống read. 32 là 1<<SYS_read .
Trong ví dụ thứ hai, trace chạy lệnh grep trong khi theo dõi tất cả các lệnh gọi hệ thống; 2147483647 có tất cả 31 bit thấp được đặt.
Trong ví dụ thứ ba, chương trình không được theo dõi, do đó không có đầu ra trace nào được in ra.
Trong ví dụ thứ tư, các lệnh gọi hệ thống fork của tất cả các con cháu của bài kiểm tra forkforkfork trong usertests đang được theo dõi. Giải pháp của bạn là đúng nếu chương trình của bạn hoạt động như được hiển thị ở trên (mặc dù ID quy trình có thể khác).

Một số gợi ý:

• Thêm $U/_trace vào UPROGS trong Makefile
• Chạy make qemu và bạn sẽ thấy trình biên dịch không thể biên dịch user/trace.c , vì các stub không gian người dùng cho lệnh gọi hệ thống theo dõi vẫn chưa tồn tại: thêm một nguyên mẫu cho trace vào user/user.h , một stub vào user/usys.pl và một số syscall vào kernel/syscall.h . Makefile gọi tập lệnh perl user/usys.pl , tạo ra user/usys.S , các stub lệnh gọi hệ thống thực tế, sử dụng lệnh RISC-V ecall để chuyển sang kernel. Sau khi bạn sửa các sự cố biên dịch, hãy chạy trace 32 grep hello README; nó sẽ không thành công vì bạn vẫn chưa triển khai lệnh gọi hệ thống trong kernel.
• Thêm hàm sys_trace() trong kernel/sysproc.c để triển khai lệnh gọi hệ thống mới bằng cách ghi nhớ đối số của lệnh trong một biến mới trong cấu trúc proc (xem kernel/proc.h ). Các hàm để truy xuất đối số lệnh gọi hệ thống từ không gian người dùng nằm trong kernel/syscall.c và bạn có thể xem ví dụ về cách sử dụng chúng trong kernel/sysproc.c . Thêm sys_trace mới của bạn vào mảng syscalls trong kernel/syscall.c.
• Sửa đổi fork() (xem kernel/proc.c ) để sao chép mặt nạ theo dõi từ tiến trình cha sang tiến trình con.
• Sửa đổi hàm syscall() trong kernel/syscall.c để in ra kết quả theo dõi. Bạn sẽ cần thêm một mảng tên syscall để lập chỉ mục vào.

2. Sysinfo

Trong bài tập này, bạn sẽ thêm một system call mới là sysinfo , để thu thập thông tin về thông tin system đang chạy. Lệnh gọi hệ thống này lấy một đối số: là con trỏ struct sysinfo (xem kernel/sysinfo.h ). Kernel sẽ điền vào các trường của struct này: trường freemem sẽ được đặt thành số byte bộ nhớ trống và trường nproc sẽ được đặt thành số tiến trình có trạng thái không phải là UNUSED . Viết một chương trình thử nghiệm sysinfotest ; bạn sẽ vượt qua bài tập này nếu nó in ra "sysinfotest: OK".\

Một số gợi ý:

• Thêm $U/_sysinfotest vào UPROGS trong Makefile
• Chạy make qemu; user/sysinfotest.c sẽ không biên dịch được. Thêm system call sysinfo, thực hiện theo các bước tương tự như trong bài tập trước. Để khai báo nguyên mẫu cho sysinfo() trong user/user.h, bạn cần khai báo trước sự tồn tại của struct sysinfo :

    struct sysinfo;
    int sysinfo(struct sysinfo *);

Sau khi khắc phục được sự cố biên dịch, hãy chạy sysinfotest; lệnh này sẽ không thành công vì bạn chưa triển khai system call trong kernel.

• sysinfo cần sao chép struct sysinfo ra user space; xem sys_fstat() ( kernel/sysfile.c ) và filestat() ( kernel/file.c ) để biết ví dụ về cách thực hiện việc đó bằng cách sử dụng copyout() .
• Để thu hồi bộ nhớ trống, hãy thêm một hàm vào kernel/kalloc.c
• Để thu hồi tiến trình, hãy thêm một hàm vào kernel/proc.c

Tài liệu tham khảo