Linux 内核开发-笔记

操作系统课程作业要求，针对linux 2.6的内核（kernel）进行开发，详细的要求和材料可以参照课程连接：

CS3 OPERATING SYSTEMS, PRACTICAL EXERCISE

PHASE 1 PHASE 2 主要为如何在DICE机上使用VB和linux内核排程器（scheduler）的背景知识阅读， PHASE 3 是正式的开发，课程评分也只参考这一环节，而这一环节也分为三个小部分，简单概括：1.简单的编译与载入、卸载内核模块；2.解决SMP的Lost Wake-up问题；3.编写一个副排程器以缓解CPU和I/O的速度冲突。

Part1:

首先将现成的.c文件编译成.ko文件。

获得ko文件后，比较常用的指令：

-insmod worker.ko 加载某一模块

-lsmod 显示当前运作的模块

-rmmod worker 某一模块

课程提供的worker.c编译加载后会运行一个内核例程（kernel routine），每10秒输出一条命令。在卸载时会调用clean_up函数，并在内核例程结束后，clean_up才结束。简单修改worker.c，如加一点有个性化的输入，形成worker1.c模块，即可提交，30分到手。

Part2:

这次提供的是stuckworker.c，与worker.c不同的是，clean_up函数中，先指示例程结束，然后等了12秒，clean_up才进入sleep的状态，此时已错过了例程的wake_up，简单概括就是一个lost wake-up Problem，在UP中不会出现，但在SMP中有可能出现并造成严重的问题。也不难，课程提供的一个提示是使用wait_even函数，避免了没人唤醒的问题。

Part3:

这一部分挑战最大，主要解决CPU运行速度和I/O运行速度不一致的问题。在读取外设的时候大量的系统资源会被占用，要求开发一个内核，使得在有键盘活动时，读取外设的进程暂停60秒。其中滤出这些占用资源过多的原则是：

1.进程内核运行时间是否大于1秒；

2.进程内核运行时间是否超过总运行时间10%；

struct task_struct *p;

for_each_process(p){

if(cputime_to_secs(p->stime)>limit_time_in_kernel/*此处为1秒*/){//进程内核运行时间
ktime_get_ts(&c_t);//获取当前时间
s_t=(c_t.tv_sec)-(p->start_time.tv_sec);//获取运行时间
if(cputime_to_secs(p->stime)*limit_for_occupy_time/*此处为10*/>s_t){...}//判断进程内核运行时间是否超过总运行时间10%

}

若满足以上两个原则，则暂停进程60秒。寻找这个进程可能不难，但是如何停止，然后恢复却不那么容易，有很多种看似可行的办法。Julian多次发群邮提醒，别想复杂，不用从底层去做，不用通过设置位去完成，从userspace就可以完成。一般而言，在terminal暂停一个进程的指令是kill，那么kill在内核里对应调用的函数为：send_sig(SIGSTOP,,);，相应的恢复运行函数为send_sig(SIGCONT,,);，但在这里内核出了一点小差错，原因尚不明了，可以用kill_pid(task_pid(p, SIGCONT, 1);代替。仅仅这两句代码的正确选择，耗费掉了整个作业的大概80%以上时间。完成正常的停止与恢复后，其他一些附加的小功能也就水到渠成了。

很值得一提的是，OS Lecturer Julian还自己开发了一个麻将游戏！