统计Linux系统缺页次数

Centos7实现缺页中断具体步骤

一些可能用到的命令

安装vim编译器

yum -y install vim*

Centos修改文件权限，将只读文件改为可写

chmod a+w -R /home/PycharmProjects/

实验题目

具体步骤

一.下载解压内核包

1）下载对应版本的rpm包

2）在Centos7中提取rpm包中的文件可以先提取到文档里，只需要里面的linux-3.10.0-1062.el7.tar.xz文件

3）找到.tar.xz结尾的文件,（这里以linux-3.10.0-1062.el7.tar.xz为例）

在终端打开解压

用xz命令来解压tar.xz格式文件，

[root@Think Arrix]#  xz -d linux-3.10.0-1062.el7.tar.xz

[root@Think Arrix]#  tar -xvf linux-3.10.0-1062.el7.tar -C/usr/src    //将文件解压至/usr/src

解压之后为

4）然后将解压后的文件夹移至/usr/src/目录下

mv linux-3.10.0-1062.el7  /usr/src/

二.修改源码

1）切换到源码主目录

(下面的操作就在此目录中)

cd /usr/src/linux-3.10.0-1062.el7/

2）定义pfcount变量

这里需要修改arch/x86/mm/fault.c文件，由于文件内容较长，我们首先要确定添加大致位置；

cat -n arch/x86/mm/fault.c | grep __do_page_fault

这里可以看到我的 __do_page_fault 函数在文件的1142行中
跳转到所在行

打出:1142 后输入所在行回车

按 i 进入插入文本模式插入代码

unsigned long volatile pfcount;

插入后如下图

:wq 保存后退出

3）pfcount变量自增

由于建议将该语句添加在good_area:内，所以还是先定位good_area:的位置；

cat -n arch/x86/mm/fault.c | grep good_area:

我的是1304行，和前面一样，用vim打开，并跳转至所在行；

vim arch/x86/mm/fault.c

然后加上 pfcount++; 即可

:wq 保存退出

4）修改内存管理代码

接着，vim打开include/linux/mm.h头文件；

vim include/linux/mm.h

在mm.h中加入全局变量pfcount的声明

extern unsigned long volatile pfcount;

代码加在extern int page_cluster;语句之后;

:wq保存退出

5）导出pfcount全局变量

我们需要导出pfcount全局变量，以便于让系统所有模块访问；

需要在kernel/kallsyms.c文件的最后一行加入

EXPORT_SYMBOL(pfcount);

可以直接使用命令

echo 'EXPORT_SYMBOL(pfcount);'>>kernel/kallsyms.c

检查是否成功

cat kernel/kallsyms.c | grep pfcount

出现 EXPORT_SYMBOL(pfcount)；表示成功

三、生成配置文件

首先安装ncurses-devel elfutils-libelf-devel openssl-devel这三个工具；

yum install ncurses-devel elfutils-libelf-devel openssl-devel -y

然后如果不是第一次编译，请先执行命令清理（包括后面编译出错，重新编译也要先执行下面的这条命令）

make mrproper

执行命令生成.config配置文件

make menuconfig

会进入如下界面

进入可视化界面，直左右移动Save即可，使用默认配置；

OK生成.config配置文件，然后Exit退出；

配置文件已经成功生成；

四、编译与安装

1）内核编译

在编译之前，需要安装bc工具（过程中需要）；

执行命令

yum install bc -y

编译直接在主目录下使用make命令

make

编译时间较长，请耐心等待；（这个内核编译大概两个半小时，还不算编译模块的时间）；

编译完成后，可以在arch/x86_64/boot/下查看到产生的内核文件bzImage（32位系统在arch/x86/boot下）；

2）模块编译

执行命令编译模块

make modules

3）安装模块

由于自身编译源码，会有很多debug模块的存在，占用大量存储空间，我们需要在安装的时候排除它，添加参数INSTALL_MOD_STRIP=1；

执行命令

make INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install

4）安装内核

执行命令

make INSTALL_MOD_STRIP=1 install

安装成功后，可以查看/lib/modules目录下的文件（这里我们安装的内核并没有带次版本号，不影响使用，在后面使用make命令编译的时候就可以看到）

在虚拟机上执行reboot命令（重启命令），并在重启时候键盘上下建选择我们自己安装的内核，回车进入；

执行命令查看当前使用的内核版本

uname -r

五、使用pfcount

在home目录新建一个source目录，并cd进去；

mkdir source && cd source

1）编写readpfcount.c

在source文件中创建一个readpfcount.c文件

vi readpfcount.c

参考代码

(代码中学号可以改为自己的)

/*************************************************
 使用seq_file接口实现可读写proc文件
 参考：https://elixir.bootlin.com/linux/v5.0/source/include/linux/proc_fs.h
 *************************************************/
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
extern unsigned long volatile pfcount;

/*5,实现show函数
  作用是将内核数据输出到用户空间
  将在proc file输出时被调用
  */
static int my_proc_show(struct seq_file *m, void *v)
{
     
    /*这里不能使用printfk之类的函数
      要使用seq_file输出的一组特殊函数
      */
    seq_printf(m, "The pfcount is %ld !\n", pfcount);
    return 0;
}
 
static int my_proc_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
     
    /*4,在open函数中调用single_open绑定seq_show函数指针*/
    return single_open(file, my_proc_show, NULL);
}
 
/*2,填充proc_create函数中调用的flie_operations结构体
  其中my开头的函数为自己实现的函数，
  seq和single开头为内核实现好的函数，直接填充上就行
  open为必须填充函数
  */
static struct file_operations my_fops = {
     
    .owner   = THIS_MODULE,
    .open    = my_proc_open,
    .release = single_release,
    .read    = seq_read,
    .llseek  = seq_lseek,
};
 
static int __init my_init(void)
{
     
    struct proc_dir_entry *file;
    //创建父级目录，第二个参数NULL表示在/proc下
    //这里用我的学号当做文件名
    struct proc_dir_entry *parent = proc_mkdir("3170301084",NULL);

    /*1,
      首先要调用创建proc文件的函数，需要绑定flie_operations
      参数1：要创建的文件
      参数2：权限设置
      参数3：父级目录，如果传NULL，则在/proc下
      参数4：绑定flie_operations
      */
    file = proc_create("readpfcount", 0644, parent, &my_fops);
    if(!file)
        return -ENOMEM;
    return 0;
}
 
/*6,删除proc文件*/
static void __exit my_exit(void)
{
     
  //移除目录及文件
  remove_proc_entry("3170301084", NULL);
}
 
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);

2）编写Makefile

vi Makefile

Makefile参考内容

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
	obj-m:=readpfcount.o
else
	KDIR:= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
	PWD:= $(shell pwd)

default:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
endif

目录内容

输入make编译，可以看到我们的确是使用的新安装的内核

3）安装模块

输入命令

insmod readpfcount.ko

4）查看pfcount的值

输入命令

cat /proc/${你的学号}/readpfcount

5） ok缺页次数已经显示出来了