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# lab2: syscall
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## trace
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本实验主要是实现一个追踪系统调用的函数，那么首先根据提示定义`trace`系统调用，并修复编译错误。
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首先看一下*user/trace.c*的内容，主要的代码如下
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```c
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if (trace(atoi(argv[1])) < 0) {
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fprintf(2, "%s: trace failed\n", argv[0]);
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exit(1);
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}
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for(i = 2; i < argc && i < MAXARG; i++){
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nargv[i-2] = argv[i];
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}
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exec(nargv[0], nargv);
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```
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它首先调用`trace(int)`，然后将命令行中的参数`argv`复制到`nargv`中，同时删去前两个参数，例如
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```text
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argv = trace 32 grep hello README
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nargv = grep hello README
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```
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那么，根据提示，我们首先再`proc`结构体中添加一个数据字段，用于保存`trace`的参数。并在`sys_trace()`的实现中实现参数的保存
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```c
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// kernel/proc.h
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struct proc {
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// ...
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int trace_mask; // trace系统调用参数
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};
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// kernel/sysproc.c
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uint64
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sys_trace(void)
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{
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// 获取系统调用的参数
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argint(0, &(myproc()->trace_mask));
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return 0;
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}
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```
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由于`struct proc`中增加了一个新的变量,当`fork`的时候我们也需要将这个变量传递到子进程中(提示中已说明)
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```c
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//kernel/proc.c
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int
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fork(void)
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{
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// ...
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safestrcpy(np->name, p->name, sizeof(p->name));
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//将trace_mask拷贝到子进程
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np->trace_mask = p->trace_mask;
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pid = np->pid;
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// ...
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return pid;
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}
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```
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接下来应当考虑如何进行系统调用追踪了，根据提示，这将在`syscall()`函数中实现。下面是实现代码，需要注意的是条件判断中使用了`&`而不是`==`，这是因为在实验说明书的例子中，`trace 2147483647 grep hello README`将所有31个低位置为1，使得其可以追踪所有的系统调用。
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```c
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void
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syscall(void)
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{
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int num;
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struct proc *p = myproc();
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num = p->trapframe->a7; // 系统调用编号，参见书中4.3节
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if(num > 0 && num < NELEM(syscalls) && syscalls[num]) {
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p->trapframe->a0 = syscalls[num](); // 执行系统调用，然后将返回值存入a0
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// 系统调用是否匹配
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if ((1 << num) & p->trace_mask)
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printf("%d: syscall %s -> %d\n", p->pid, syscalls_name[num], p->trapframe->a0);
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} else {
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printf("%d %s: unknown sys call %d\n",
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p->pid, p->name, num);
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p->trapframe->a0 = -1;
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}
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}
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```
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在上面的代码中，我们还有一些引用的变量尚未定义，在*syscall.c*中定义他们
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```c
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// ...
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extern uint64 sys_trace(void);
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static uint64 (*syscalls[])(void) = {
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// ...
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[SYS_trace] sys_trace,
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};
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static char *syscalls_name[] = {
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||
[SYS_fork] "fork",
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[SYS_exit] "exit",
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||
[SYS_wait] "wait",
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||
[SYS_pipe] "pipe",
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||
[SYS_read] "read",
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||
[SYS_kill] "kill",
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||
[SYS_exec] "exec",
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||
[SYS_fstat] "fstat",
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||
[SYS_chdir] "chdir",
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||
[SYS_dup] "dup",
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||
[SYS_getpid] "getpid",
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||
[SYS_sbrk] "sbrk",
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||
[SYS_sleep] "sleep",
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||
[SYS_uptime] "uptime",
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||
[SYS_open] "open",
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||
[SYS_write] "write",
|
||
[SYS_mknod] "mknod",
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||
[SYS_unlink] "unlink",
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||
[SYS_link] "link",
|
||
[SYS_mkdir] "mkdir",
|
||
[SYS_close] "close",
|
||
[SYS_trace] "trace",
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||
};
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```
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## sysinfo
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* 在*kernel/kalloc.c*中添加一个函数用于获取空闲内存量
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```c
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struct run {
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struct run *next;
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};
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struct {
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struct spinlock lock;
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struct run *freelist;
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} kmem;
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```
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内存是使用链表进行管理的，因此遍历`kmem`中的空闲链表就能够获取所有的空闲内存，如下
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```c
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void
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freebytes(uint64 *dst)
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{
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*dst = 0;
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struct run *p = kmem.freelist; // 用于遍历
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acquire(&kmem.lock);
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while (p) {
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*dst += PGSIZE;
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p = p->next;
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}
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release(&kmem.lock);
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}
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```
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* 在*kernel/proc.c*中添加一个函数获取进程数
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遍历`proc`数组，统计处于活动状态的进程即可，循环的写法参考`scheduler`函数
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```c
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||
void
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procnum(uint64 *dst)
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{
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*dst = 0;
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||
struct proc *p;
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for (p = proc; p < &proc[NPROC]; p++) {
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if (p->state != UNUSED)
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||
(*dst)++;
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}
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}
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```
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||
* 实现`sys_sysinfo`，将数据写入结构体并传递到用户空间
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```c
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uint64
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sys_sysinfo(void)
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{
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struct sysinfo info;
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freebytes(&info.freemem);
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procnum(&info.nproc);
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// 获取虚拟地址
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uint64 dstaddr;
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argaddr(0, &dstaddr);
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// 从内核空间拷贝数据到用户空间
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if (copyout(myproc()->pagetable, dstaddr, (char *)&info, sizeof info) < 0)
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return -1;
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||
return 0;
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||
}
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||
```
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