**编写测试样本process.c ** ``` #include #include #include #include #define HZ 100 void cpuio_bound(int last, int cpu_time, int io_time); int main(int argc, char * argv[]) { clock_t start,finish; double count_times; start = clock(); printf("cpuio_bound(10,1,0) start \n"); cpuio_bound(10,1,0); printf("cpuio_bound(10,1,0) end \n"); finish = clock(); printf("run: %f秒 \n",(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); start = clock(); printf("cpuio_bound(20,9,1) start \n"); cpuio_bound(20,9,1); printf("cpuio_bound(20,9,1) end \n"); finish = clock(); printf("run: %f秒 \n",(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); start = clock(); printf("cpuio_bound(3,1,2) start \n");C cpuio_bound(3,1,2); finish = clock(); printf("cpuio_bound(3,1,2) end \n"); printf("run: %f秒 \n",(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); start = clock(); printf("cpuio_bound(10,5,1) start \n"); cpuio_bound(10,5,1); finish = clock(); printf("cpuio_bound(10,5,1) end \n"); printf("run: %f秒 \n",(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); return 0; } /* * 此函数按照参数占用CPU和I/O时间 * last: 函数实际占用CPU和I/O的总时间，不含在就绪队列中的时间，>=0是必须的 * cpu_time: 一次连续占用CPU的时间，>=0是必须的 * io_time: 一次I/O消耗的时间，>=0是必须的 * 如果last > cpu_time + io_time，则往复多次占用CPU和I/O，直到总运行时间超过last为止 * 所有时间的单位为秒 * last: chi xu * 修改此模板，用 fork() 建立若干个同时运行的子进程， * 父进程等待所有子进程退出后才退出， * 每个子进程按照你的意愿做不同或相同的 cpuio_bound()， * 从而完成一个个性化的样本程序。 */ void cpuio_bound(int last, int cpu_time, int io_time) { struct tms start_time, current_time; clock_t utime, stime; int sleep_time; while (last > 0) { /* CPU Burst */ times(&start_time); /* 其实只有t.tms_utime才是真正的CPU时间。但我们是在模拟一个 * 只在用户状态运行的CPU大户，就像“for(;;);”。所以把t.tms_stime * 加上很合理。*/ do { times(¤t_time); utime = current_time.tms_utime - start_time.tms_utime; stime = current_time.tms_stime - start_time.tms_stime; } while ( ( (utime + stime) / HZ ) < cpu_time ); last -= cpu_time; if (last <= 0 ) break; /* IO Burst */ /* 用sleep(1)模拟1秒钟的I/O操作 */ sleep_time=0; while (sleep_time < io_time) { sleep(1); sleep_time++; } last -= sleep_time; } } ``` ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1393219-20200522-1590142528739) **/var/process.log的建立** ``` //init/main.c文件 //用vim打开后，定位到下面这些。 move_to_user_mode(); //从实模式切换到保护模式。 /*添加开始*/ setup((void *) &drive_info);//操作系统接管设备信息 (void) open("/dev/tty0",O_RDWR,0);// 建立文件描述符0和/dev/tty0的关联 (void) dup(0);//文件描述符1也和/dev/tty0关联 (void) dup(0);// 文件描述符2也和/dev/tty0关联 (void) open("/var/process.log",O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY,0666);//如果/var/process.log不存在，新建process.log日志文件。 /*添加结束*/ if (!fork()) { /* we count on this going ok */ init(); } ``` 既然有了process.log文件，我们需要写一个系统调用，向日志写入信息。实验直接给出了如下： ``` #include "linux/sched.h" #include "sys/stat.h" static char logbuf[1024]; int fprintk(int fd, const char *fmt, ...) { va_list args; int count; struct file * file; struct m_inode * inode; va_start(args, fmt); count=vsprintf(logbuf, fmt, args); va_end(args); /* 如果输出到stdout或stderr，直接调用sys_write即可 */ if (fd < 3) { __asm__("push %%fs\n\t" "push %%ds\n\t" "pop %%fs\n\t" "pushl %0\n\t" /* 注意对于Windows环境来说，是_logbuf,下同 */ "pushl $logbuf\n\t" "pushl %1\n\t" /* 注意对于Windows环境来说，是_sys_write,下同 */ "call sys_write\n\t" "addl $8,%%esp\n\t" "popl %0\n\t" "pop %%fs" ::"r" (count),"r" (fd):"ax","cx","dx"); } else /* 假定>=3的描述符都与文件关联。事实上，还存在很多其它情况，这里并没有考虑。*/ { /* 从进程0的文件描述符表中得到文件句柄 */ if (!(file=task[0]->filp[fd])) return 0; inode=file->f_inode; __asm__("push %%fs\n\t" "push %%ds\n\t" "pop %%fs\n\t" "pushl %0\n\t" "pushl $logbuf\n\t" "pushl %1\n\t" "pushl %2\n\t" "call file_write\n\t" "addl $12,%%esp\n\t" "popl %0\n\t" "pop %%fs" ::"r" (count),"r" (file),"r" (inode):"ax","cx","dx"); } return count; } ``` 因为和 printk 的功能近似，将此函数放入到 kernel/printk.c，如下： ``` /* * linux/kernel/printk.c * * (C) 1991 Linus Torvalds */ /* * When in kernel-mode, we cannot use printf, as fs is liable to * point to 'interesting' things. Make a printf with fs-saving, and * all is well. */ #include #include #include "linux/sched.h" #include "sys/stat.h" #include static char buf[1024]; static char logbuf[1024]; extern int vsprintf(char * buf, const char * fmt, va_list args); int printk(const char *fmt, ...) { va_list args; int i; va_start(args, fmt); i=vsprintf(buf,fmt,args); va_end(args); __asm__("push %%fs\n\t" "push %%ds\n\t" "pop %%fs\n\t" "pushl %0\n\t" "pushl $buf\n\t" "pushl $0\n\t" "call tty_write\n\t" "addl $8,%%esp\n\t" "popl %0\n\t" "pop %%fs" ::"r" (i):"ax","cx","dx"); return i; } int fprintk(int fd, const char *fmt, ...) { va_list args; int count; struct file * file; struct m_inode * inode; va_start(args, fmt); count=vsprintf(logbuf, fmt, args); va_end(args); /* 如果输出到stdout或stderr，直接调用sys_write即可 */ if (fd < 3) { __asm__("push %%fs\n\t" "push %%ds\n\t" "pop %%fs\n\t" "pushl %0\n\t" /* 注意对于Windows环境来说，是_logbuf,下同 */ "pushl $logbuf\n\t" "pushl %1\n\t" /* 注意对于Windows环境来说，是_sys_write,下同 */ "call sys_write\n\t" "addl $8,%%esp\n\t" "popl %0\n\t" "pop %%fs" ::"r" (count),"r" (fd):"ax","cx","dx"); } else /* 假定>=3的描述符都与文件关联。事实上，还存在很多其它情况，这里并没有考虑。*/ { /* 从进程0的文件描述符表中得到文件句柄 */ if (!(file=task[0]->filp[fd])) return 0; inode=file->f_inode; __asm__("push %%fs\n\t" "push %%ds\n\t" "pop %%fs\n\t" "pushl %0\n\t" "pushl $logbuf\n\t" "pushl %1\n\t" "pushl %2\n\t" "call file_write\n\t" "addl $12,%%esp\n\t" "popl %0\n\t" "pop %%fs" ::"r" (count),"r" (file),"r" (inode):"ax","cx","dx"); } return count; } ``` 有了能写入process.log的文件，我是这样使用的： ``` // 当current变为运行状态（TASK_RUNNING），向process.log写入"R"。 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'R', jiffies); // 当current变为可中断睡眠状态（TASK_INTERRUPTIBLE），向process.log写入"I"。 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'I', jiffies); // 当current变为不可中断睡眠状态（TASK_UNINTERRUPTIBLE），向process.log写入"U"。 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'U', jiffies); // 当current变为暂停状态（TASK_STOPPED），向process.log写入"S"。 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'S', jiffies); // 当current变为僵死状态（TASK_ZOMBIE），向process.log写入"Z"。 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'Z', jiffies); // 向stdout（即shell）打印正在运行的进程的ID，这个调试的时候可以用。其实没必要。 fprintk(1, "The ID of running process is %ld", current->pid); ``` 接下来就是寻找进程调度的点，并在该处添加输出上面语句，向process.log ，写入内容。 1）我从copy_process进程真正创建开始切入，copy_process 在kernel/fork.c中。其实很容易判断状态在那改变，vim中状态切换，必定是 TASK_*赋值给某个(task_struct*)p->state，所以在vim中直接找"TASK_"即可。 ``` 74 struct task_struct *p;//声明p指向某个PCB，还未分配资源。 75 int i; 76 struct file *f; 77 78 p = (struct task_struct *) get_free_page(); //分配内存页 79 if (!p) //判断p是否申请资源成功。 80 return -EAGAIN; 81 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'N', jiffies );//向日至文件打印新建态 84 *p = *current; /* NOTE! this doesn't copy the supervis or stack */ 85 p->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE;//状态改变，向日至文件打印“U” 86 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'U', jiffies ); 132 p->state = TASK_RUNNING;//状态改变，就绪态J，因为现在还没开始运行，当前是current在运行。 133 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'J', jiffies); ``` 接下来我们看一下调度，当进程调度发生的时候也要向日志文件输出信息。这个更容易找，sleep_on顾名思义，猜也能猜到，将进程状态转化为sleep相关。更改如下： ``` 161 current->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE;//将当前进程状态设为TASK_UNINTERRUPTIBLE，所以在167行添加如下。 163 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'U', jiffies );//向日志打印U ``` 还是这个文件，int sys_pause(void),更改如下： ``` 144 int sys_pause(void) 145 { 146 current->state = TASK_INTERRUPTIBLE; 147 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", current->pid, 'I', jiffies );//向日志打印"I" 148 149 schedule(); 150 return 0; 151 } ``` 还是这个文件，更改如下。 ``` 9 { 120 (*p)->state=TASK_RUNNING; 121 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", cu rrent->pid, 'R', jiffies ); 122 123 124 } 181 repeat: current->state = TASK_INTERRUPTIBLE; 182 fprintk(3, "%ld\t%c\t%ld\n", cu rrent->pid, 'I', jiffies ); ``` 最后看一下运行结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1393219-20200523-1590227369659) 显示前20行 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1393219-20200523-1590227676761) 显示尾部20行 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1393219-20200523-1590227377488) 至此日志部分完成。接下来，修改时间片counter。 ``` 40 if (c) break; 141 for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p) 142 if (*p) 143 (*p)->counter = ((*p)->counter >> 1) + 144 (*p)->priority;//为时间片赋值，即是修改时间片 145 } //如何修改，很容易发现，当前优先级+剩余时间片/2，所以可以修改为(*p)->counter >> 2或3或4...。 ``` - 无序列表 - 无序列表 - 无序列表

“操作系统实验”实验报告