【MIT 6.S081】Lab2: system calls

本Lab包括两个简单系统调用的实现，进一步熟悉系统调用接口。
笔者用时约1.5h

概述

根据文档说明，当我们添加一个系统调用时，比如第一个任务是添加一个trace，需要进行以下操作：

• 首先将系统调用的原型添加到user/user.h中，比如trace函数接收一个参数作为掩码，其函数原型如下图所示。

• 然后添加一个存根到user/usys.pl中，如下图所示。

• 将系统调用编号添加到kernel/syscall.h中，如下图所示。

• 在kernel/sysproc.c中添加相关的系统调用函数即可，如sys_trace函数，实现对应的功能即可。

Tracing

该部分需要我们实现一个系统调用追踪功能，需要一个参数mask进行系统调用掩码设置（每一位表示是否追踪该编号的系统调用，比如第1位为1，则表示想要追踪系统调用编号为1的系统调用，即fork，系统调用编号定义在syscall.h文件中），跟踪所设置的系统调用，输出进程编号、系统调用名称和返回值等信息。

按照概述中的描述添加好必要的变量之后与函数声明之后，需要实现kernel/sysproc.c中的sys_trace函数。
首先，需要获取用户空间中的参数mask，参考kernel/sysproc.c中其他函数的实现（比如sys_exit函数），不难看出使用argint函数即可获取整形参数。
获取到参数之后，需要在进程状态结构体中（定义在kernel/proc.c中）多维护一个字段，即当前的追踪掩码，并修改fork函数（定义在kernel/proc.c中）使得子进程也继承这个掩码。
最后，在syscall函数（定义在kernel/syscall.c中）即将返回时，根据掩码判断当前系统调用的编号是否被追踪，如果被追踪则输出相关信息即可（需要添加一个系统调用名称数组方便输出）。

Sysinfo

这一部分需要我们实现一个能够收集系统活跃进程数nproc（state字段不为UNUSED的进程数）和系统剩余内存空间字节数freemem的系统调用。

同样按照概述所说在各个文件中添加信息，然后开始实现sys_sysinfo函数。
首先，利用预先定义好的结构体sysinfo（定义在kernel/sysinfo.h中）获取空闲内存量和进程数。
获取空闲内存量需要在kernel/kalloc.c中添加一个函数，通过将结构体指针作为参数，访问其中定义的kmem结构体中维护的一个链表（链表中每一个节点都表示4096个字节的空间），并计算空闲内存，赋值给结构体指针指向的freemem进行空闲内存量的返回。
获取进程数需要在kernel/proc.c中添加一个函数，也是通过将结构体指针作为参数，遍历系统中维护的进程数组，计算活跃进程数并赋值给指针指向的nproc进行返回即可。