上机实践报告Project2

1、第 PAGE 20 页 共 NUMPAGES 20 页第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页操作系统实践报告课程名称:操作系统实践 年级： 12上机实践成绩：指导教师：全红艳姓名：修阳上机实践名称:Pintos Project2学号：10122510325上机实践日期：上机实践编号：No。4组号:上机实践时间：一、目的了解Pintos的现有用户程序处理的功能了解Pintos提供的用户程序处理源代码完善Pintos的用户程序处理的功能二、内容与设计思想1、掌握Pintos的磁盘申请、复制等功能2、明确Pintos的用户程序处理中存在的问题3、具体完成以下功能 （a）进程终止时输出信息

2、(b） 参数功能（c) 系统调用功能( d） 禁止对可执行文件的写入功能4、撰写实验报告及项目说明三、使用环境Ubuntu 12,Pinos,Geany，C语言四、实验过程与分析、调试过程、创建虚拟磁盘在命令行输入pintos/src/userprog,进行makebuild,然后输入创建磁盘及对其进行分区的指令, 初始化磁盘后复制，将可执行文件elf装入diskpintos-mkdisk filesys。dsk 2 pintos -f qpintos p 。./。/examples/echo -a echo - -q pintos -q run echo x2.Pintos的用户程序处理中存

3、在的问题当系统需要执行一个文件时，就必须先对执行过程的需要的参数进行传递。比如用哪种模式运行，需要用到的文件名称与路径是什么。用一个数组来进行存储，并且把名字和参数分开处理.传递参数时,把堆栈里的参数地址存放在一个新的数组里，以备后用。然后执行字对齐，分别把参数地址、参数的个数、返回地址压栈.系统调用是由系统提供的一组完成底层操作的函数集合,由用户程序通过中断调用，系统根据中断向量表和中断服务号确定函数调用，调用相应的函数完成相应的服务。 此外还有没有内部同步，并行的访问会互相影响，需要用到同步来保证同一时间只有一个进程能访问文件系统代码。一个文件系统被用了多次后会产生大量外部碎片。当操作系统

4、准备运行某一个程序,而这个程序在磁盘上保存的程序代码被修改，则操作系统在运行是,可能会出现异常结果等问题五、实验总结对于这么大而复杂的工程，着实无从下手,难度太大，需要修改的文档和函数非常多基本都是借鉴参考，还是有大量问题没有解决，自己的代码编写能力必须加强，通过不断学习改进提高动手能力,争取以后自己完成项目项目2文档 10122510325 修阳1 需求分析（Pintos中存在的问题 ）使得程序能够通过系统调用来与操作系统交互.当用户程序想要用一些内核的功能时，需要用到系统调用。现在只是实现了输出一段消息并且终止用户程序，需要更改代码来实现系统调用所需要的一切。2改进的思想及流程a） 进程终

5、止消息 b) 参数传递 c) 系统调用 d) 实现禁止对可执行文件进行读写3。实现方法(代码及说明）a） 进程终止消息intprocess_wait （tid_t child_tid) struct thread t;t = get_thread (child_tid）；/t通过child_tid拿到子线程的所有信息if（t=NULL|t-is_dead=true|tis_waited=true）/如果t是空的，或者t是死亡了的，或者t在被它的父线程等待return -1;/和原来一样，返回sema_down (tsema)；/改变t的信号量t-is_waited=true；/t正在被它的父线

6、程等待着 return texit_status;/返回当前t的退出状态/*ADD ENDvoidprocess_exit (void） struct thread *cur = thread_current (); uint32_t *pd;/*ADD/ Sema up the parent thread。 */printf(s： exit(d）n，thread_current（)-name,thread_current（）-exit_status)；/打印当前线程的名字和退出状态sema_up （cursema);/修改当前线程的信号量/ Destroy the current proce

7、sss page directory and switch back to the kernelonly page directory。 */ pd = curpagedir； if （pd != NULL） /* Correct ordering here is crucial. We must set curpagedir to NULL before switching page directories, so that a timer interrupt cant switch back to the process page directory. We must activate t

8、he base page directory before destroying the processs page directory, or our active page directory will be one thats been freed （and cleared）. */ cur-pagedir = NULL; pagedir_activate (NULL）； pagedir_destroy （pd）; b) 参数传递= 0)/从参数数组最后一个进行循环if_。esp = if_。esp strlen （argvn） - 1;/栈顶指针向前移动，里留出足够的空间给argvnm

9、emcpy (if_.esp, argvn, strlen (argvn)）;/memcpy(）字符串的拷贝。/把argvn的值拷贝到if_.esp里，长度是strlen (argvn）arg_addr_in_stackn = （char *）if_.esp；/把堆栈的位置赋值给参数地址n-；/Word align字对齐，四位一对齐int offset = （int)if_.esp % 4;/先算出要多少个offsetif （offset != 0)if(offset0)offset=offset+4；/offset转换成正整数if_。esp = if_。esp offset;/栈顶指针向前移

10、动offset位/将参数传递到寄存器中,因为我们的地址是int类型的，而且地址是向下增长的，所以每次在内存中传地址的时候,我们的esp的指针必须每次向下移动4个字节，将argv中的内容根据argc的大小进行传递/for a null argumentif_。esp = if_。esp 4;/栈顶指针向前移动，留一个位置给空参数/Push the argument address in stack into the stack参数地址入栈n = argc-1;/根据前一个while循环可知，此时n=0。/为了再一次进行压栈操作，所以要再赋一次值.while(n=0)if_.esp = if_.e

11、sp 4;/栈顶指针向前移动四位*(void *）if_.esp = (char *)arg_addr_in_stackn；/arg_addr_in_stackn = （char *）if_.esp;/把之前赋给参数地址数组的值赋给现在的栈顶指针/注意类型的不同n-;/由后向前寻找参数地址if_。esp = if_。esp - 4;/栈顶指针向前移动出一个空位(void *)if_.esp = （char *) if_.esp + 1；/然后+1赋给（void *）if_。esp/ Push the number of the arguments into stack把参数个数压栈if_.es

12、p = if_。esp 4；/栈顶指针向前移动出一个空位(int *)if_.esp = argc;/把个数赋给*（int *）if_.esp/ Push return address into stack。返回地址入栈if_。esp = if_.esp - 4;/栈顶指针向前移动出一个空位*（void ）if_.esp = if_。esp;/当前的返回地址赋给(void *）if_.esp /*ADD END /* If load failed， quit. / palloc_free_page (file_name)； if (！success) thread_current（)-is_d

13、ead=true;thread_current(）-exit_status=1； thread_exit （); /* Start the user process by simulating a return from an interrupt， implemented by intr_exit (in threads/intr-stubs.S). Because intr_exit takes all of its arguments on the stack in the form of a struct intr_frame, we just point the stack point

14、er （%esp） to our stack frame and jump to it。 */ asm volatile （”movl %0， esp； jmp intr_exit” : ： ”g” (&if_) : memory）; NOT_REACHED （)； c） 系统调用int write(int fd，const char *buffer，unsigned int size)；void exit（int status);void halt();int exec(const char *cmd_line)；int wait（int pid）；bool create（const cha

15、r *file，unsigned int initial_size);int open（const char *file）；int read(int fd,void buffer,unsigned int size)；int filesize（int fd）;bool remove(const char *file）；void seek（int fd，unsigned int position)；unsigned int tell（int fd)；void close（int fd）；添加的数据结构(共8个）： int exit_status /用于记录线程的退出状态struct semaph

16、ore sema /线程的信号量int num_file_open/记录正在运行中的线程的数量int open_file128/用于记录线程所开启的文件的编号，这里因为是FAQ /假定一个线程最多可以开启128个文件tid_t parent_tid/用于记录当前线程的父线程的tidbool is_waited /用一个布尔量记录当前线程是否正在被他的父线程等待中bool is_dead /用于判别当前线程是否被杀死（been killed） 该函数实现通过线程的tid可返回该线程: struct thread get_thread (tid_t tid） 该函数用于检查The function

17、 to to check whether the pointer is all right：bool addr_is_right(void addr)/用于检查该指针指向的地址是否合法struct file_fd /实现了文件的fd可以成功映射到该文件int fd； /记录file的fd的值struct file fp； /记录指向文件的指针struct list_elem elem; /用于list； 用一个list来存储file_fd：struct list file_fd_list以下是详细代码及分析：#include userprog/syscall.h”#include userpr

18、og/process.h”include ”userprog/pagedir.h#include stdio。hinclude esp） /指向栈顶的指针exit(-1）；/如果不合法则调用exit（)函数来退出。int syscall=（int )(fesp);/如果地址合法才进行执行系统调用。if(syscall=SYS_WRITE） /根据用户不同的调用号,进行不同的系统调用。if(addr_is_right(f-esp+4）&addr_is_right（f-esp+8)&addr_is_right(fesp+12) /检查这三个地址空间值是否合法int fd = *(int )(f-e

19、sp+4); const char buffer = (char *)(unsigned int )(f-esp+8）;unsigned int size = *（unsigned int*）（fesp+12）;feax = write(fd,buffer,size）；elseexit(1）;if（syscall=SYS_EXIT)if（addr_is_right(f-esp+4）int status = (int )（f-esp+4);exit(status）;elseexit(1）;if（syscall=SYS_HALT)halt（);if（syscall=SYS_EXEC）if（addr

20、_is_right(f-esp+4)）const char *cmd_line = (char *）（unsigned int*)(fesp+4）；feax = exec(cmd_line);elseexit(-1）；if（syscall=SYS_WAIT）if（addr_is_right（f-esp+4)）int pid = *（int ）(f-esp+4）；feax = wait（pid)；elseexit（1）；if（syscall=SYS_CREATE）if(addr_is_right(fesp+4)&addr_is_right（f-esp+8)）const char *file =

21、(char ）*（unsigned int*)(f-esp+4);unsigned int size = *（unsigned int)(f-esp+8)；f-eax = create（file,size）;elseexit(-1);if(syscall=SYS_REMOVE)if（addr_is_right(fesp+4）)const char file = （char ）（unsigned int)（f-esp+4）;feax = remove（file);elseexit（-1）;if（syscall=SYS_OPEN)if(addr_is_right(f-esp+4）)const ch

22、ar *file = (char )*（unsigned int*)（f-esp+4）;feax = open(file）；elseexit（1）;if（syscall=SYS_FILESIZE）if(addr_is_right(f-esp+4)int fd = *（int *)(f-esp+4）；f-eax = filesize(fd);elseexit（-1);if(syscall=SYS_READ）if（addr_is_right(fesp+4）addr_is_right（fesp+8)&addr_is_right（f-esp+12）int fd = （int ）（f-esp+4）;co

23、nst char *buffer = (char )（unsigned int )(fesp+8）；unsigned int size = *(unsigned int)(f-esp+12)；feax = read(fd，buffer,size)；elseexit（1）；if(syscall=SYS_SEEK）if(addr_is_right（f-esp+4)addr_is_right（fesp+8)int fd = *（int ）（fesp+4）;unsigned int position = (unsigned int ）（fesp+8)；seek(fd,position）;elseexi

24、t(-1);if(syscall=SYS_TELL)if（addr_is_right(fesp+4)）int fd = （int ）(f-esp+4）;f-eax = tell（fd）；elseexit(-1);if（syscall=SYS_CLOSE）if(addr_is_right(f-esp+4）int fd = （int *）（f-esp+4);close(fd);elseexit(1）;/实现向一个文件写入int write(int fd,const char *buffer，unsigned int size)if(!addr_is_right(void *)buffer）)/如果

25、当前buffer指向的地址值无效exit(-1）；if（fd = 1)putbuf(buffer,size）; /写入缓冲中，并返回实际写入的byte数return size;struct thread *t = thread_current（）;int i = 0;while(ifp； if(fffd = fd）return file_write(f，buffer，size)； /最后调用write函数void exit（int status) /终止process,并记录线程的退出状态struct thread *t = thread_current（）； /设置指针t指向当前线程texi

26、t_status = status； /设置退出状态int i = 0;while(it-num_file_open) /关闭所有打开的文件close(t-open_filei）；i+；thread_exit（）； /调用该函数退出线程void halt(）power_off(）； /通过调用power_off来终止pintos。/执行另一个进程int exec（const char cmd_line）if(!addr_is_right（(void ）cmd_line) /同样对指针指向的地址的合法性进行检查exit（-1);return process_execute（cmd_line）；

27、/通过调用process_execute（）int wait(int pid)/struct thread *t = get_thread（pid）；/sema_down（t-sema);return process_wait（pid）;/创建一个filebool create（const char file,unsigned int initial_size） /需要的参数是文件名以及文件的大小if(！addr_is_right（(void *）file)）exit（1);return filesys_create(file，initial_size)； /通过调用filesys_creat

28、e来创建一个文件/从一个文件中读int read（int fd，void *buffer,unsigned int size)/传入一个缓冲if（！addr_is_right（(void *）buffer)exit(-1)；if(fd = 0）/如果fd为0,用input_getc从键盘读入，然后return读到的大小int m = 0;for(m = 0 ； m size ; m+)（char ）buffer = input_getc();buffer+；return size；struct thread *t = thread_current（);int i = 0；while（i t-n

29、um_file_opent-open_filei!= fd)i+; /搜索到文件fdif(i=t-num_file_open） /如果最后t的值与所有当前打开的文件数的值相等，则没有成功搜索到fd文件return 1;if(！list_empty(&file_fd_list)） struct list_elem *le;for (le = list_begin （&file_fd_list）; le ！= list_end (file_fd_list);le = list_next (le) /在file_fd_list中找到fd对应的file_pointerstruct file_fd *f

30、f = list_entry (le， struct file_fd, elem);if(ff-fd = fd)return file_read(ff-fp，buffer，size)； /最后调用file_read函数实现读/打开一个文件int open（const char *file)static int fd = 10； /使用一个全局变量确保每一个文件的fd不同if(!addr_is_right（void ）file）exit（1);struct file f = filesys_open（file）; /打开文件,如果有错返回-1，没有错将返回文件的fd,以及文件的指针struct

31、thread *t = thread_current（);if(f = NULL）return -1;if（t-num_file_openfd = fd; int i = 0;while（i=t-num_file_open） if(topen_filei = 0）t-open_filei = fd; /设置数组中的标志位即第i个文件为fdtnum_file_open+； /设置打开的文件数的值自增break；i+;list_push_back(file_fd_list,ffelem); /将新增记录压入file_fd_list中fd+;if（strcmp（file,t-name） = 0)fi

32、le_deny_write（ff-fp）； /文件名和当前线程名不能相等return fffd；bool remove（const char file）if(！addr_is_right(（void ）file)）exit(1）;return filesys_remove（file);/返回文件大小int filesize(int fd）if(！list_empty(file_fd_list)） struct list_elem le；for (le = list_begin (file_fd_list）; le != list_end (&file_fd_list）;le = list_ne

33、xt （le）)/搜索list来找到fd。如果fd不存在list中，则找不到。struct file_fd *ff = list_entry (le， struct file_fd, elem)；if（fffd = fd)return file_length（fffp)； /调用file_length返回文件大小 return 1;/搜索list来寻找fd，如果fd对应文件处于open状态，则设置positionvoid seek（int fd，unsigned int position）if（!list_empty(&file_fd_list） struct list_elem *le;fo

34、r （le = list_begin （&file_fd_list）; le ！= list_end （&file_fd_list);le = list_next （le)struct file_fd *ff = list_entry （le, struct file_fd， elem）；if(ff-fd = fd）file_seek(ff-fp，position）； /调用file_seek函数实现return ; unsigned int tell（int fd）if(!list_empty(&file_fd_list）) struct list_elem *le；for (le = li

35、st_begin （file_fd_list)； le ！= list_end (file_fd_list）;le = list_next (le）)struct file_fd *ff = list_entry (le， struct file_fd， elem）；if(ff-fd = fd）return file_tell（ff-fp); /调用file_tellreturn -1； void close(int fd）struct thread t = thread_current(）； /指针t指向当前线程int i = 0；while（it-num_file_open & t-ope

36、n_filei!=fd）i+； /当i小于当前线程打开的文件数且i对应的文件不是当前要关闭的文件时,i自增。if(i = t-num_file_open）return； /如果i已经遍历了所有线程当前打开的文件，说明fd对应的文件已经处于close状态。if(!list_empty(&file_fd_list)） struct list_elem le;for （le = list_begin (&file_fd_list）； le != list_end （file_fd_list);le = list_next （le)）/在file_fd_list中查找到指向fd的file pointe

37、r，并赋给lestruct file_fd ff = list_entry （le, struct file_fd， elem); /把当前文件信息赋值给ffif(ff-fd = fd) tnum_file_open-； /修改num_file_open的值,表示有一个文件已关闭t-open_filei = 0； /i是当前文件在堆栈中的一个编号，0表示其已关闭file_close（ff-fp）； /调用file_close实现文件的关闭list_remove(le）；/将le从file_fd_list中删除return;/用于检查当前指针指向的地址值是否合法，合法则返回ture.bool addr_is_right（void addr）if(addr = NULL） /若地址为空，返回false。return false；else if（！is_user_vaddr(addr) /借用系统中的函数is_user_vaddr进行检查是不是进程的地址空间return false;else if（pagedir_get_page （thread_current(）-pagedir，addr) = NULL)return false；elsereturn true;b)实现禁止对可执行文件进行读写pintos中本身就