第十一章系统信息显示实验

1、第十一章第十一章 系统信息显示实验系统信息显示实验11.1 11.1 实验目的实验目的11.2 11.2 准备知识准备知识11.2.1 proc 文件系统简介文件系统简介 由于Linux内核版本的不同，/proc文件系统内的文件集合略有差异，本实验使用的是2.6版本的内核。Proc文件系统中一般包括以下信息（文件）：文件包括：driver、modules、execdomains、mounts、fb、mtrr、filesystems、fs、partitions、interrupts、schedstat、iomem、ioports、irq、slabinfo、kallsyms、stat、acp、kc

2、ore、swaps、keys、sys、buddyinfo、key-users、sysrq-trigger、kmsg、sysvipc、cmdline、loadavg、cpuinfo、lockdep、uptime、crypto、lockdep_stats、version、devices、locks、vmcore、diskstats、mdstat、vmstat、dma、meminfo、xen、dri、zoneinfo子目录包括：net、scsi、self、asound、bus、tty、misc和进程id为名的子目录。11.2.2 proc11.2.2 proc中的硬件信息中的硬件信息一一CPU信息信

3、息 /proc/cpuinfo文件提供了有关CPU的多种信息。这些信息是从内核里对CPU的测试代码中得到的。文件列出了CPU的个数：processor；CPU制造商：vendor_id；CPU架构：model；CPU名称：model name；CPU时钟频率：cpu MHz；CPU缓存大小：cache size；CPU包含的指令集：flags。文件还包含了以bogomips表示的处理器速度，而且如果检测到CPU的多种特性或bug，文件还会包含相应的标志。该文件的每行包括一个域名称、一个冒号和一个值，格式如下：processor : 0vendor_id : GenuineIntelcpu fa

4、mily : 6model : 15model name : Intel(R) Xeon(R) CPU 3050 2.13GHzstepping : 2cpu MHz : 2133.451cache size : 2048 KBphysical id : 0siblings : 2core id : 0cpu cores : 2fdiv_bug : nohlt_bug : nof00f_bug : nocoma_bug : nofpu : yesfpu_exception : yescpuid level : 10wp : yesflags : fpu vme de pse tsc msr p

5、ae mce cx8 apic mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe nx lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts pni monitor ds_cpl vmx est tm2 ssse3 cx16 xtpr lahf_lmbogomips : 4269.39clflush size : 64processor : 1vendor_id : GenuineIntelcpu family : 6model : 15二存储器信息二存储器信息 /pro

6、c/meminfo文件给出了内存状态的信息。它显示出系统中物理内存的总量：MemTotal；未使用的物理内存总量：MemFree；用作文件缓冲的物理内存总量：buffers；用作缓存的物理内存总量：Cached；活跃的内存大小：Active；不活跃的内存大小：Inactive；交换分区的总量：SwapTotal；交换分区未使用的总量：SwapFree等信息。MemTotal: 2074988 kBMemFree: 1496184 kBBuffers: 154600 kBCached: 242168 kBSwapCached: 4828 kBActive: 259856 kBInactive:

7、203580 kBHighTotal: 1179392 kBHighFree: 888172 kBLowTotal: 895596 kBLowFree: 608012 kBSwapTotal: 4194296 kBSwapFree: 4017528 kBDirty: 8 kBWriteback: 0 kBAnonPages: 65532 kBMapped: 18488 kBSlab: 94788 kBSReclaimable: 78164 kBSUnreclaim: 16624 kBPageTables: 4452 kBNFS_Unstable: 0 kBBounce: 0 kBCommitL

8、imit: 5231788 kBCommitted_AS: 517688 kBVmallocTotal: 114680 kBVmallocUsed: 4908 kBVmallocChunk: 109368 kBHugePages_Total: 0HugePages_Free: 0HugePages_Rsvd: 0HugePages_Surp: 0Hugepagesize: 4096 kB三其他硬件信息三其他硬件信息p /proc/partitions文件包含了磁盘的分区状况。它显示了磁盘分区的主要编号、次要编号、该分区所占的块大小、以及该分区的分区名。/proc/devices：该文件列出了字

9、符设备和块设备以及它们的主设备号、设备名称。/proc/ioports：该文件列出了端口地址范围以及使用该端口地址的设备。/proc/iomem：该文件列出了内存地址范围以及该段内存的用途，内容如下：00000000-0009ffff : System RAM000a0000-000bffff : Video RAM area000c0000-000c8fff : Video ROM000c9000-000c9fff : Adapter ROM000ca000-000cb7ff : Adapter ROM p /proc/interrupts：这个文件的每一行都有一个保留的中断。每行中的域有中

10、断号、该中断发生的次数、该中断所对应的中断类型以及登记使用这个中断的驱动程序名称。 CPU0 CPU1 0: 8985 0 IO-APIC-edge timer 1: 2 0 IO-APIC-edge i8042 4: 2 0 IO-APIC-edge 8: 3 0 IO-APIC-edge rtc 9: 0 0 IO-APIC-fasteoi acpi 12: 4 0 IO-APIC-edge i8042 14: 64 3666722 IO-APIC-edge libata 11.2.3 proc11.2.3 proc中的软件信息中的软件信息qsortqsort( ) (#include (

11、 ) (#include ) void qsort(void *array,size_t count,size_t size,comparision_fn_t compare)strtokstrtok( ) (#include( ) (#include) 定义：char *strtok(char *s,const char *delim)strdupstrdup( ) (#include( ) (#include) 定义：char *strdup(const char *s)getenvgetenv( ) (#include( ) (#include) 定义：char *getenv(cons

12、t char *name)getoptgetopt( ) (#include( ) (#include) 定义：int getopt(int argc,char * const argv ,const char * optstring)selectselect（）（） FD_ZERO(fd_set *fdset); FD_SET(int fd, fd_set *fdset)： FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); FD_ISSET(int fd, fdset *fdset) int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *wr

13、iteset, fd_set *exceptset, struct timeval *timeout);11.2.4 11.2.4 实验中使用的库函数实验中使用的库函数11.2.5 11.2.5 实验中使用的编程技术实验中使用的编程技术一一termcap终端终端1. termcap的基本概念的基本概念 termcap库是termcap数据库所提供的API，该库可以在/etc/termcap中找到，库函数可以进行如下工作：（详细情况参考screen.c）获得当前终端的描述：int tgetent(char *bp,char *name)；在描述中查找信息：int tetnum(char fd2)

14、； char *tgetstr(char fd2,char *area)；终端特定格式编码数字参数：char tgoto(char *cap,int cd,int row)；计算并执行填充：int tputs(char *str,int offset,int(*putc)( )；2. 终端的操作终端的操作 对终端的操作通过设置函数tcgetattr( )和函数tcsetattr( )来实现。其中函数tcgetattr( )是用来初始化一个termios数据结构，并设置用来表示该终端特性和设置的值，可以操纵有函数tcgetattr( )返回的数据结构来查询和改变这些设置，当完成这些操作时，就使用

15、tesetattr( )函数用新值来更新终端。函数tcgetattr( )和tcsetattr( )的调用形式如下：int tcgetattr(int fd,struct termios *p);int tcsetattr(int fd,int action,struct termios *tp);二、二、信号信号1. 信号的基本概念信号的基本概念程序的执行通常是同步进行的，每一步操作都紧跟在前一步操作之后，有时，需要立即中断这种执行流程而执行其它操作，这可能是终止程序的请求，也可能是处理一些新操作的请求。信号是异步的软件中断。信号的异步特性会在信号到达时阻止应用程序抢先运行，信号一定要在信号

16、到达之前进行注册。信号会挂起程序的执行，然后，信号处理过程将调用已注册的函数或操作。2. 信号相关函数信号相关函数int sigemptyset(sigset_t *set); /将信号集合清空。int sigfillset(sigset_t *set); /将信号集合设置成包含所有的信号。在对信号进行操作以 前一定要对信号集进行初始化。int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact); /该函数用来为进程安装信号处理器，struct sigaction数据是 用来保存信号处理器的相关信息

17、。int sigaddset(sigset_t *set, int signo); /向信号集中加入signo对应的新信号。int sigdelset(sigset_t *set, int signo); /从信号集中删除signo对应的一个信号。int sigismember(const sigset_t *set, int signo); /判断某个信号是否在信号集中。返回1则在，0则不在。int sigprocmask(int how,const sigset_t *set, sigset_t *oset); 用来设置进程的信号屏蔽码。11.3 11.3 实验内容实验内容11.4 11.

18、4 实验指导实验指导11.4.1 11.4.1 系统信息显示实验系统信息显示实验一实验设计思想 Linux系统信息是通过访问/proc目录获取得的，从/proc/cpuinfo、/proc/meminfo、/proc/partitions、/proc/ioports、/proc/interrupts文件中可以分别得到CPU信息、内存信息、磁盘分区状态、端口信息、中断信息；/proc/version、/proc/fs、/proc/modules、/proc/locks可以分别得到内核信息、文件系统信息、模块信息、打开文件被加锁的信息；可以从/proc/$process_id/status得到该进

19、程的信息，其中$process_id表示进程id。设计的Linux系统信息获取的软件，只显示了几个常用和典型的CPU、存储器、磁盘、进程等信息。软件的界面使用GTK+制作的。Linux系统信息显示软件的整体框架结构如图11-1所示。图11-1 系统获取软件结构图二流程设计1. 主体框架的流程 要实现上述功能，采用图形用户界面设计实现Linux系统信息显示软件的主体框架的流程，如图11-2所示。图11-2 信息查看软件流程图2. 系统信息获取流程系统信息获取流程图11-3 系统信息获取流程图3. 进程信息获取流程图进程信息获取流程图图11-4进程信息获取流程图三、实现代码u 主体框架的实现/*初

20、始化gtk*/ gtk_init(&argc,&argv);/*创建窗口*/ mainWindow = gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);/*收到delete_event信息号，关闭窗口*/ g_signal_connect(G_OBJECT(mainWindow),delete_event,G_CALLBACK(delete_event),NULL);/*设置窗口的边*/ gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAINER(mainWindow),10); /*调用buildTable函数创建布局表*

21、/ layoutTable = buildTable();/*把创建的表添加到窗口里*/ gtk_container_add(GTK_CONTAINER(mainWindow),layoutTable);/*显示表*/ gtk_widget_show(layoutTable); u 页面布局的实现为hardware_notebook添加页/*调用添加页面的函数为hardware_notebook添加页面*/add_hardware_page_type2(infoNotebook,处理器信息,1); add_hardware_page_type2(infoNotebook,存储器信息,2);/*

22、add_hardware_page_type1函数不为信息格式作转换*/ add_hardware_page_type1(infoNotebook,磁盘分区,/proc/partitions); add_hardware_page_type1(infoNotebook,设备信息,/proc/devices);add_hardware_page_type2(infoNotebook,端口信息,3);add_hardware_page_type2(infoNotebook,设备使用内存地址表,4); add_hardware_page_type2(infoNotebook,中断表,5); 为软件信

23、息notebook添加页 /*为软件信息的notebook控件添加页面*/add_software_page(infoNotebook,内核信息,1);add_software_page(infoNotebook,加载的文件系统,3);add_software_page(infoNotebook,加载的模块,4);add_software_page(infoNotebook,当前被内核加锁的文件,5);/ add_software_page(infoNotebook,其他信息,6);/*添加进程信息*/ add_process_page(infoNotebook);3. CPU信息显示信息显示

24、为CPU信息定义一个结构体，包括的信息有CPU个数、CPU缓存、CPU时钟频率、CPU速度、CPU制造商、CPU型号、CPU停机bug、CPU包含的指令集、CPU是否具有浮点运算单元，然后将对应信息显示在窗口中。typedef struct intcpu_number; intcpu_cache; floatcpu_speed; floatcpu_bogomips; charcpu_vendor20; charcpu_model40; char cpu_hlt_bug5; charcpu_flag120; charcpu_fpu5;cpu; cpu cpuinfo; char *cant_me

25、ssage = Can not open /proc/cpuinfo!; char *full_message = Buffer array is full!; /*以只读的方式打开/proc/cpuinfo文件*/ fp = fopen(/proc/cpuinfo,r); /*把cpuinfo的内容读取到buffer字符数组内*/bytes_read = fread(buffer,1,sizeof(buffer),fp);/*关闭文件*/ fclose(fp);/*如果没读到数据，返回不能打开文件信息*/ if(bytes_read = 0)return cant_message;/*如果字

26、符数组满，返回字符数组满信息*/ else if(bytes_read = sizeof(buffer)return full_message;/*为读取到的信息末尾处添加字符串结束符*/ bufferbytes_read = 0;/*获取cpu个数信息*/ match = strstr(buffer,processor); if(match = NULL)cpuinfo.cpu_number = 0;/*使用sscanf函数获取指定位置的信息*/ sscanf(match,processor : %d,&cpuinfo.cpu_number); *获取cpu指令集信息*/*查找字符数

27、组内是否有flags字串*/ match = strstr(buffer,flags);/*如果没有查找到该字串，返回无法获取指令集*/ if(match = NULL) strcpy(cpuinfo.cpu_flag,cannt get cpu flags!);/*再查找一次，除去字符“:”以免读到指令集信息内*/ match1 = strstr(match,:); match = strstr(match1, ); strcpy(strpt,match);/*应为sscanf函数是只读空格之间的子串，所以选用一个字符一个字符的复制*/ i = 0; while(strpti != n) c

28、puinfo.cpu_flagi = strpti; i+; cpuinfo.cpu_modeli = 0; i = 0; while(cpuinfo.cpu_modeli != 0) cpuinfo.cpu_modeli = cpuinfo.cpu_modeli+1; i+; /*对信息进行格式设置*/strcpy(strpt,处理器个数tt:t);/*把cpu数量转换为字符*/ gcvt(float)cpuinfo.cpu_number+1,1,strchange);/*把cpu数量连接到包含cpu信息的strpt字符串内*/ strcat(strpt,strchange); strcat

29、(strpt,n); strcat(strpt,处理器制造商t:t); strcat(strpt,cpuinfo.cpu_vendor); strcat(strpt,n); /*为strpt字符串添加结束符*/ strcat(strpt,0);通过软件获取的CPU信息如下图11-5所示。图11-5CPU信息显示2. 系统端口信息显示系统端口信息显示读取端口信息从/proc/ioports文件中获取，实现代码如下： char *cant_message = Can not open /proc/ioports!; char *full_message = Buffer array is full

30、!; fp = fopen(/proc/ioports,r); read_bytes = fread(buffer,1,sizeof(buffer),fp); fclose(fp); if(read_bytes = 0) return cant_message; else if(read_bytes = sizeof(buffer) return full_message; bufferread_bytes = 0;/*添加信息的说明，调整信息的格式*/strcpy(ioports,i/o端口范围t登记的设备n);strcat(ioports,buffer);通过软件获取的端口信息如图11-6

31、所示。图11-6端口信息3. 当前进程信息显示当前进程信息显示为进程信息定义了一个结构体，包括进程号、进程占用的内存大小、进程名、进程状态，内容如下：typedef struct unsigned int process_id; unsigned int process_mem; char process_name30; char process_status;process_info; 获取当前进程信息的代码如下：/*遍历当前进程 */*获取该进程的进程号*/mpid = getpid(); sprintf(mname,%u,mpid);/*打开/proc目录*/ dir = opendir

32、(/proc);/*遍历/proc内的目录*/while(ptr = readdir(dir) != NULL) /*如果目录名不是数字，继续遍历*if(!(isdigit(ptr-d_name0) continue;/*如果目录名是当前进程名，继续遍历*/ if(strcmp(mname,ptr-d_name) = 0) continue;/*把数字字符的目录名转换为数字，也就是进程号*/ pname = atoi(ptr-d_name);/*进入该进程的目录，并把文件路径设置为/proc/pid/status*/ strcpy(dirpath,/proc/); strcat(dirpath

33、,ptr-d_name); strcpy(filepath,dirpath); strcat(filepath,/status);/*读取/proc/pid/status中的文件信息 */ cess_id = pname; fp = fopen(filepath,r); bytes_read = fread(buffer,1,sizeof(buffer),fp); fclose(fp); if(bytes_read = 0 | bytes_read = sizeof(buffer) return 0;bufferbytes_read = 0; match = strstr

34、(buffer,Name); if(match = NULL) return 0; sscanf(match,Name : %s,cess_name); /*读取进程使用内存的信息 */ strcpy(dirpath,/proc/); strcat(dirpath,ptr-d_name); strcpy(filepath,dirpath); strcat(filepath,/statm); fp = fopen(filepath,r); bytes_read = fread(buffer,1,sizeof(buffer),fp); fclose(fp); if(bytes

35、_read = 0 | bytes_read = sizeof(buffer) return 0; bufferbytes_read = 0; sscanf(buffer,%u,&(cess_mem);进程信息是使用GTK的TREE_VIEW来控制其显示内容与格式。/*转化进程的状态为中文*/if(cess_status = S) /*为树模型添加信息*/ gtk_list_store_append(store,&iter);/*添加进程号、进程名、进程状态、进程占用的内存信息*/ gtk_list_store_set(store,&

36、amp;iter,COL_ID,cess_id,COL_NAME,cess_name,COL_STATUS,睡眠,COL_MEM,cess_mem,-1); else if(cess_status = Z) gtk_list_store_append(store,&iter); gtk_list_store_set(store,&iter,COL_ID,cess_id,COL_NAME,cess_name, COL_STATUS,僵死,COL_ME

37、M,cess_mem,-1); 通过程序获取的当前进程信息如图11-7所示图11-7进程信息显示11.4.2 11.4.2 内存信息监测实验内存信息监测实验一、一、设计思想设计思想系统内存的监测进程内存的监测图11-8 内存监测框架图二、流程设计1. 系统内存信息监测算法流程图图11-9 系统内存信息监测流程图2. 进程内存信息监测算法流程图图11-10 进程内存信息的监测流程图3. 图形化界面监测内存信息算法流程图图11-11 图形界面内存监测流程图三程序实现1. 系统内存信息监测的实现n 读取相关信息meminfo=fopen(/proc/meminfo, r); /

38、* 打开 /proc/meminfo */ for(;) /* 循环进行，直到读到文件结束 */ fgets(buf,MAIN_BUFFER_LENGTH,meminfo); /*得到meminf信息，并将结果保留在buf中*/ if(feof(meminfo)!=0) break; /* 文件结束，退出循环*/ len=sscanf(buf, %s %ld, name, &val); /* 将buf字符串传递给name，字符串的数据量大小传递给val, 已经成功读取的数据个数存放在len */ if(len=2) /* 如果两个数据都成功读取，将进行下面的操作 */ if(strcm

39、p(name, MemTotal:)=0) MemTotal=val; continue; /*变量name与MemTotal进行比较，如果相等，就把数据量大小传递给val*/ if(strcmp(name, MemFree:)=0) MemFree=val; continue; if(strcmp(name, Buffers:)=0) Buffers=val; continue; if(strcmp(name, Cached:)=0) Cached=val; continue; fclose(meminfo); /* 关闭 /proc/meminfo */n 调整信息的显示格式if(show

40、BufferAdjustLine=1) /* 如果显示BUFFER ADJUST line */ printf(-/+ buffers/cache: %11qd%11qd%11qdn, MemTotal-(MemFree+Slab+Buffers+Cached), MemFree+RSlab+Buffers+Cached, Slab-RSlab); printf(Swap:%15qd%11qd%11qdn, /* 显示SWAP line */ SwapTotal, SwapTotal-SwapFree, SwapFree); n 进入程序时，选择不同分支，可以按照规定的要求进行显示while(

41、option=getopt(argc,argc,”bkmgtTohs:”)!=-1)switch(option) case “o” /* 不显示”-/+ buffers/cache” line */showBufferAdjustLine=0;break;2. 进程内存信息监测的实现p 读取相关信息void read_one_process(pid_t pid,process_state_t *stat) sprintf(buffer,”/proc/%d/stat”,pid); /* 读取单个进程的状态信息到buffer */fd=open(buffer,O_RDONLY); /* 以只读方式

42、打开buffer的内容 */len=read(fd,buffer,sizeof(buffer)-1); /* 返回read读出的字节数 */close(fd); /* 关闭文件描述符 */ p 在终端输入控制信息while(i=getopt(ac,av,”GLSIbinquvs:d:U:o”)=EOF) switch(i) case “I”: /* 显示idle*进程 */ps.idle=!ps.idle;break;p 进程信息显示时，在固定光标处输入命令/* 等待用户输入命令或者时间间隔到，然后执行进程信息的动态显示 */if(select(32,&readfds,(fd_set*)NULL,(fd_set)NULL,(fd_set*)NULL,&timeout)0) clear_message( ); /* 清空信息显示区域 */switch(change) /* 关于读取命令时错误的处理及转化格式请见源代码*/case CMD_delay: /* 设置每次更新进程信息的时间间隔 */new_message(MT_standout,”Seconds to delay:”);/* 显示提示信息*/if(i=readline(tempbuf1,8,Yes)-1) /*输入的时间