實驗四-統(tǒng)計缺頁次數(shù)

實驗四統(tǒng)計操作系統(tǒng)缺頁次數(shù)實驗目的學習虛擬內(nèi)存的基本原理和Linux虛擬內(nèi)存管理技術；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。實驗內(nèi)容1.原理Linux的虛擬內(nèi)存技術采用按需調(diào)頁，當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結構都提供一個do_page_fault處理缺頁中斷。由于每發(fā)生一次缺頁都要進入缺頁中斷服務函數(shù)do_page_fault一次，所以可以認為執(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)：Ubuntu12.04（內(nèi)核版本為3.2.0-23-generic-pae）內(nèi)核源碼：linux-3.2.58實驗指導下載一份內(nèi)核源代碼并解壓Linux受GNU通用公共許可證（GPL）保護，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的官方網(wǎng)站：。圖1Linux的官方網(wǎng)站在terminal下可以通過wget命令下載源代碼：$cd/tmp$wget/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.2.58.tar.xz切換到root身份，解壓源代碼到/usr/src目錄下：#xz–dlinux-3.2.58.tar.xz#tar–xvflinux-3.2.58.tar–C/usr/src2.修改內(nèi)核源代碼，添加統(tǒng)計變量1、切換到預編譯內(nèi)核目錄#cd/usr/src/linux-3.2.582、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Intelx86體系結構，則修改arch/x86/目錄下的文件#viarch/x86/mm/fault.c#cdarch/x86/mm#sudogeditfault.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pfcountunsignedlongvolatilepfcount;//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/*modulesprogram*/#include<linux/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>structproc_dir_entry*proc_pf;structproc_dir_entry*proc_pfcount;externunsignedlongpfcount;staticinlinestructproc_dir_entry*proc_pf_create(constchar*name,mode_tmode,read_proc_t*get_info){returncreate_proc_read_entry(name,mode,proc_pf,get_info,NULL);}intget_pfcount(char*buffer,char**start,off_toffset,intlength,int*peof,void*data){intlen=0;len=sprintf(buffer,"%ld\n",pfcount);returnlen;}staticintpf_init(void){proc_pf=proc_mkdir("pf",0);proc_pf_create("pfcount",0,get_pfcount);return0;}staticvoidpf_exit(void){remove_proc_entry("pfcount",proc_pf);remove_proc_entry("pf",0);}module_init(pf_init);module_exit(pf_exit);MODULE_LICENSE("GPL");7編譯、構建內(nèi)核模塊#viMakefile//在source目錄下建立Makefile文件在Makefile中添加如下內(nèi)容：obj-m:=pf.oifneq($(KERNELRELEASE),) obj-m:=pf.oelse KDIR:=/lib/modules/$(shelluname-r)/build PWD:=$(shellpwd)default: $(MAKE)-C$(KDIR)M=$(PWD)modulesclean: $(MAKE)-C$(KDIR)M=$(PWD)cleanendif8加載模塊到內(nèi)核中執(zhí)行加載模塊命令：#insmodpf.ko查看統(tǒng)計缺頁次數(shù)：#cat/proc/p