T202410217994946-357



README

介绍
本项目为 2024年全国大学生计算机系统能力大赛 操作系统设计赛 东北区域赛 功能赛道 proj363题-在Linux0.11内核中实现proc文件系统 参赛源码，基于Linux0.11源码实现proc文件系统，本文最后部分有视频演示，视频位于根目录下doc目录中，或百度网盘：
通过网盘分享的文件：video.mp4
链接: https://pan.baidu.com/s/1eo3ei2LZ1r_v3w5DLbfBow?pwd=1111 提取码: 1111

题目要求

实现一个简单的proc文件系统，为proc文件系统添加一个psinfo节点。在Linux终端中执行命令cat /proc/psinfo，将内核空间中的进程信息写入用户空间，然后在终端中打印输出 Linux 0.11操作系统所有进程的信息。每行显示一个进程的信息，包括：进程ID(pid)、父进程ID(ppid)、剩余时间片数量（counter）、进程状态（state）、起始时间（start_time）。


提示：proc 文件系统的初始化工作应该在根文件系统被挂载之后开始，包括两个步骤：建立/proc目录和建立/proc 目录下的各个结点。因为在根文件系统加载后，初始化过程已经进入用户态，就不能调用sys_mkdir和sys_mknod函数建立目录和节点了，而必须调用mkdir和mknod系统调用函数来建立目录和结点。所以，必须实现mkdir和mknod两个系统调用函数的用户态接口。


为proc文件系统添加一个meminfo节点，在Linux终端中执行命令cat /proc/meminfo，将内核空间中的物理内存信息写入用户空间，然后在终端中可以打印输出 Linux 0.11的物理内存信息，每行一条信息，包括：物理内存分页数量、空闲页的数量、已使用页的数量。
为proc文件系统添加一个mmap节点，在Linux终端中执行命令cat /proc/mmap 可以打印输出Linux 0.11的二级页表映射的部分信息，每行一条信息，信息包括：页目录中前5个页目录项的值（使用十六进制表示），第二个页目录项映射的页表的前10个页表项的值（使用十六进制表示），前10个页表项映射的物理页对应的线性地址的值（使用十六进制表示）。
为proc文件系统添加一个tickinfo节点，在终端中执行命令cat /proc/tickinfo 可以打印输出Linux 0.11系统自启动以来的时钟滴答值（jiffies）。
为proc文件系统添加一个kmsg节点，在终端中执行命令cat /proc/kmsg可以打印输出内核启动过程中前5个进程的进程调度日志信息。为此，还需要参赛选手先设计一个进程调度日志记录功能，在内核启动的过程中将前5个进程的调度日志保存在内存中，每当一个进程的状态发生转换时就记录一条日志，记录的日志信息包括：进程ID，进程的新状态，时钟滴答值。其中，进程的新状态使用以下类别表示：New表示进程刚创建，Ready表示进程进入就绪态，Running表示进程进入运行态，Wait表示进程进入阻塞态，Exit表示进程退出。


实现思路
	proc文件系统,它是一个虚拟文件系统,在Linux启动时就被挂接(mount)到了/proc目录上。proc通过虚拟文件和虚拟目录的方式提供访问系统参数的机会,所以有人称它为“了解系统信息的一个窗口”。这些虚拟的文件和目录并没有真实的存在于磁盘上,而是在内存中形成了一对Linux内核数据的直观表示,并且随着操作系统的运行自动建立、删除和更新。虽然是虚拟的,但它们都可以通过标准的文件系统调用来访问(包括read、write函数等) 。
	proc目录下的节点都是特殊的proc文件，需要在/include/sys/stat.h中添加PROC文件类型。proc文件系统在Linux启动时就被挂接(mount)到了/proc目录上，所以需要在系统初始化时就创建proc文件系统，在/init/main.c的init()函数中使用系统调用创建proc目录和相应节点。cat命令会使用sys_read系统调用，可以在sys_read函数中判断打开的文件类型来决定后续操作。然后新建procfs.c文件处理读各节点的操作。

psinfo
	psinfo节点需要输出进程信息，可以遍历task任务数组获取相关信息。

meminfo
	meminfo节点需要输出物理内存信息，可以使用内存映射字节图mem_map获取相关信息。

mmap
	mmap节点需要输出二级页表信息，可以使用内存页目录数组pg_dir获取相关信息。

tickinfo
	tickinfo节点需要输出时钟滴答值，可以使用jiffies值。

kmsg
	kmsg节点需要输出进程调度信息，需要先创建一个数据结构记录进程调度信息，然后在每次发生进程调度时记录进程调度信息。进程调度主要使用shedule函数进行，所以可以修改schedule函数记录进程调度信息。需要注意的是进程0的创建与其他进程不同，它不由fork函数创建，它的创建不会被schedule函数记录，所以需要在其创建的地方手动记录进我们的进程调度信息数据结构。

主要修改文件
fs/namei.c
fs/procfs.c
fs/read_write.c
include/sys/stat.h
init/main.c
kernal/sched.c
mm/memory.c

功能演示