Nachos系统调用实习报告

系统调用实习报告

善良的大姐姐

2015.5.3

目录

一：总体概述 (3)

二：任务完成情况 (3)

任务完成列表（Y/N） (3)

具体Exercise的完成情况 (3)

三：遇到的困难以及解决方法 (19)

四：收获及感想 (20)

五：对课程的意见和建议 (20)

六：参考文献 (20)

一：总体概述

自lab4我们完成了虚拟内存的实习，可以运行用户程序之后，我们就考虑加入系统调用。即，用户程序可以通过特定的系统调用，陷入Nachos内核，从而完成特定的目标。本次lab一共要求完成10个系统调用，包括两大部分，文件系统相关——Create，Open，Close，Read，Write；用户程序相关——Exec，Fork，Yield，Join，Exit。需要在阅读和理解源码的基础上，知道系统调用的执行流程，进一步修增源代码，实现新增的系统调用功能。

二：任务完成情况

任务完成列表（Y/N）

具体Exercise的完成情况

Exercise 1：源代码阅读

任务：阅读与系统调用相关的源代码，理解系统调用的实现原理。

完成情况：

1.Syscall.h

概述：

1)定义了每个系统调用对应的系统调用号

2)声明了每个系统调用

概述：对系统陷入进行处理。

1）从machine的2号寄存器读入系统调用号

2）执行对应的操作代码（需要自己完成）

3）（如果需要）将返回值写回Machine的2号寄存器

3.Start.s

概述：当用户程序执行一个系统调用的时候，将参数放入2号寄存器，然后跳转到执行。以Halt为例：

4. 总结

当用户希望执行一条系统调用的时候：

1） 在用户程序中调用 2） 当这条语句被OneInstruction 函数解析执行时，会判断出这是一条系统调用，转入start.s

3） 在start.s 中找到系统调用对应的入口（可能需要自己增加），将系统调用号放入machine 的2号寄存器，并转入

4） 在 中，读出2号寄存器中的系统调用号，执行对应操作

5） 必要时，将返回值写回2号寄存器，并注意，将PC 前进。 6） 指令回到用户程序系统调用的下一条继续执行。系统调用完成。

为了执行一条系统调用，我们需要完成的部分： 1） 自己写一个用于测试的用户程序的.c 文件，并修改test 的Makefile ，使得用户程序能够被Nachos 系统执行。

2） 因为本次lab 需要写的系统调用，在start.s 中都已经写好了，因此我们不需要修改。同样，syscall.h 中，系统调用号和函数声明也都写好了。（但如果希望自己新增系统调用，这两个文件是需要修改的，修改方式可以参照别的系统调用）

3） 补充 ，执行对应的系统调用操作。

Exercise 2: 系统调用实现

任务：类比Halt 的实现，完成与文件系统相关的系统调用：Create, Open ，Close ，Write ，

Read 。Syscall.h 文件中有这些系统调用基本说明。

将系统调用号放入2号寄存器

第一步：增加需要编译的文件名

称。这两个是我新增的

第二步，增加如何编译的信息。

Exercise 3: 编写用户程序

任务：编写并运行用户程序，调用练习2中所写系统调用，测试其正误。

E X2+EX3完成情况：

首先，在完成了文件系统的lab之后，为了能够让userprog编译通过，需要修改system.h的makefile，多include几个头文件以及声明extern变量。否则，会出现：undefined reference *** 这种情况。

其次，我们需要在中，加入系统调用入口：

1.void Create(char *name)

概述：

1）从4号寄存器读入文件名指针

2）利用指针，从Machine的mainmemory（内存）中，读出文件名

3）用文件名为参数，调用filesystem的create函数，创建文件（默认长度256byte）

4）将PC前移：(中定义)

代码：（从内存中读出文件名部分）

测试截图：

之后在userprog文件夹下，就出现了a.txt这个文件（因为我是用UNIX的文件系统来做这次lab的）

2.OpenFileId Open(char *name)

概述：

1）从4号寄存器读入文件名指针

2）利用指针，从Machine的mainmemory（内存）中，读出文件名3）用文件名为参数，调用filesystem的open函数，打开文件，返回OpenFile指针（在Nachos系统中，OpenFile相当于是文件描述符）

4）将OpenFile指针写回machine的2号寄存器（machine->WriteRegister(2,(int)openfile)）

5）PC前移

代码：（Openfile写回部分）

测试截图：（打开失败）（Open成功会配合之后的系统调用再进行测试截图）

3.void Close(OpenFileId id)

概述：

1）从4号寄存器中读出OpenFile的指针

2）调用filesystem的close方法，将openfile关闭（自己编写的close 方法，其中将传入的OpenFile指针delete掉）

3）PC前移

代码：（从寄存器中读出Openfile指针+关闭部分）

测试截图：（Close配合open系统调用测试截图）