Linux操作系统实验2——进程描述_山东大学操作系统实验

实验要求：

1.查看task_struct的结构，找到其中的pid，state，prio，parent pid字段

2.在task_struct结构中找到vma相关字段，vm_start,vm_end,vm_next

3.打印指定pid的基本信息，包括基本信息及VMA内存区的信息。

4.显示dmesg的查看内核模块的输出信息里的vma地址，和通过cat /proc/pid/maps命令显示内容一致。

 实验原理：

1.linux内核中进程控制块结构，linux内核管理进程的数据结构及其访问方法：

其结构大概如上图，即task_struct。其中定义了子进程、父进程、优先级和进程状态等字段。不同内核版本的字段名可能不一样。

访问方法就是定义一个进程控制块task_struct类型的指针，然后通过指针获取进程号、优先级等字段属性。

2.linux系统中vm结构，linux系统中vm的管理以及vm链表的组织形式：

Linux中,虚存是通过链表的形式管理的，利用vm_next指针可以指向下一个地址块节点。

获取虚存地址时，先定义一个进程控制块指针p，利用p的mm指针找到mm_struct中的mmap指针(指向虚存区域列表)，进而找到每块虚存地址的起始地址。

3.内核模块参数传递，加载内核模块时候的参数传递方法：

其实就是函数module_param(pid,int,0644)的使用，第一个参数为参数名，第二个参数为参数类型，第三个参数为指定了在sysfs中相应文件的访问权限。

加载内核模块时，需要在命令后边给参数赋值，比如：

本实验中，pid对应的进程必须存在且正在运行，否则会提示“已杀死”：

参考代码：

 task_struct.c：

# include <linux/kernel.h>
# include <linux/module.h>
# include <linux/sched.h>
# include <linux/init_task.h>
# include <linux/init.h>
# include <linux/fdtable.h>
# include <linux/fs_struct.h>
# include <linux/mm_types.h>
 
MODULE_LICENSE("GPL");
 
//内核模块初始化函数
static int __init print_pid(void)
{
	struct task_struct *task, *p;
	struct list_head *pos;
	int count=0;
	printk("Printf process'message begin:\n");
	task = &init_task;
	
	//遍历进程链表
	list_for_each(pos,&task->tasks)
	{
		p = list_entry(pos,struct task_struct,tasks);
		count++;
		printk("\n\n");
		printk("pid:%d; state:%lx; prio:%d; static_prio:%d; parent'pid:%d; count:%d; umask:%d;",	\
			p->pid,p->__state,p->prio,p->static_prio,(p->parent)->pid,								\
			atomic_read((&(p->files)->count)),(p->fs)->umask);
		
		if((p->mm)!=NULL)
			printk("total_vm:%ld;",(p->mm)->total_vm);
	}
	
	printk("进程的个数：%d\n",count);	
 
	return 0;
}
 
//内核模块退出函数
static void __exit pid_exit(void)
{
	printk("exiting...\n");
}
 
 
module_init(print_pid);
module_exit(pid_exit);

  task_struct.c对应Makefile文件：

#Makefile文件注意：假如前面的.c文件起名为first.c，那么这里的Makefile文件中的.o文
#件就要起名为first.o    只有root用户才能加载和卸载模块
obj-m:=task_struct.o                          #产生task_struct模块的目标文件
#目标文件  文件  要与模块名字相同
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)             #模块所在的当前路径
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)        #linux内核代码的当前版本
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
 
all:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules    #编译模块
#[Tab]              内核的路径       当前目录编译完放哪  表明编译的是内核模块
 
clean:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean      #清理模块

mem.c:

#include<linux/module.h>
#include<linux/init.h>
#include<linux/interrupt.h>
#include<linux/sched.h>
 
static int pid;
module_param(pid,int,0644);
static int __init memtest_init(void){
	struct task_struct *p;
	//struct task_struct *p1;
	struct vm_area_struct *temp;
	printk("The virtual memory areas(VMA) are:\n");
	p=pid_task(find_vpid(pid),PIDTYPE_PID);//该函数因内核版本而稍有不同
	//printk("%p\n",p);
	//p1=pid_task(find_get_pid(pid),PIDTYPE_PID);
	//printk("%p\n",p1);
	temp=p->mm->mmap;
	while(temp){
		//printk("start:%p\tend:%p\n",(unsigned long*)temp->vm_start,(unsigned long*)temp->vm_end);
		//printk("start:%x\tend:%x\n",(unsigned long*)temp->vm_start,(unsigned long*)temp->vm_end);
		printk("start:%lx\tend:%lx\n",(unsigned long*)temp->vm_start,(unsigned long*)temp->vm_end);
		//printk("start:%pK\tend:%pK\n",(unsigned long*)temp->vm_start,(unsigned long*)temp->vm_end);
		temp=temp->vm_next;
	}
	return 0;
}
static void __exit memtest_exit(void){
	printk("Unloading my module.\n");
	return;
}
module_init(memtest_init);
module_exit(memtest_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

mem.c对应Makefile文件：

#Makefile文件注意：假如前面的.c文件起名为first.c，那么这里的Makefile文件中的.o文
#件就要起名为first.o    只有root用户才能加载和卸载模块
obj-m:=mem.o                          #产生task_struct模块的目标文件
#目标文件  文件  要与模块名字相同
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)             #模块所在的当前路径
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)        #linux内核代码的当前版本
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
 
all:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules    #编译模块
#[Tab]              内核的路径       当前目录编译完放哪  表明编译的是内核模块
 
clean:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean      #清理模块

 exam.c:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
 
int main(){
	int i,fd;
	char * buf;
	printf("pid=%d\n",getpid());
	sleep(500);
}