統(tǒng)計(jì)操縱系統(tǒng)缺頁次數(shù)

1、* *實(shí)驗(yàn)二 : 統(tǒng)計(jì)操作系統(tǒng)缺頁次數(shù)* *目錄一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?-3* *二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 -3三. 實(shí)驗(yàn)步驟 -3* *統(tǒng)計(jì)操作系統(tǒng)缺頁次數(shù)一 實(shí)驗(yàn)?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(yùn)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(shí)。* *二 實(shí)驗(yàn)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(qǐng)求一個(gè)不在內(nèi)存中的頁面時(shí) ,會(huì)發(fā)生缺頁 ,缺頁被定義為一種異常（缺頁異常），會(huì)觸發(fā)缺頁中斷處理流程。每種CPU 結(jié)構(gòu)都提供一個(gè)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(gè)全局變量pfcount作為計(jì)數(shù)變量，在執(zhí)行do_page_fault時(shí)，該變量值加 1 。本實(shí)驗(yàn)通過動(dòng)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(shí)驗(yàn)環(huán)境操作系統(tǒng)： Ubuntu 12.04（內(nèi)核版本為）內(nèi)核源碼：三 實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)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(jì)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(gè)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(duì)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(huì)。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(dòng)時(shí)被載入) ，哪些是需要時(shí)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(shí)產(chǎn)生的.o文件：#make mrproper* *然后配置編譯選項(xiàng)（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(qǐng)參照操作提示。用編譯 Linux內(nèi)核預(yù)備實(shí)驗(yàn)中的方法完成新內(nèi)核的配置、編譯、替換，重啟后驗(yàn)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/