Linux内核实验报告
实验题目：动态模块设计实验
实验目的：
Linux 模块是一些可以独立于内核单独编译的内核函数和数据类型集合,是可增删的
内核部分。模块在内核启动时装载称为静态装载,在内核已经运行时装载称为动态装载。
模块可以扩充内核所期望的任何功能,但通常用于实现设备驱动程序。
通过本实验，将学习到动态模块的设计过程，以及Proc文件系统的部分知识。
硬件环境：
Pentium(R) Dual-Core CPU T4400 @ 2.20GHz
软件环境：
Ubuntu12.04
gcc version 4.6.3 (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5)
内核版本：3.0.24
实验步骤：
1、代码分析
模块初始化和模块卸载的函数都类同，同时读取proc文件的函数在本次实验中没有用到，所以着重描述写驱动函数。
实验A：
在这个proc函数中只是简单得输出jiffies的数值。
实验B：遍历父进程和所有进程，依然是在proc_read中，通过以下代码片段完成功能，注意在这里，我们是通过直接向系统分配的那一个page直接写入来得到的，所以每次不同的进程访问该proc文件的时候得到的结果都不一样
遍历父进程：
len += sprintf(page+len,"遍历父进程\npid\tppid\tcomm\n");
while (task != &init_task){
len += sprintf(page + len,"%d\t%d\t[%s]\n",task->pid,task->parent->pid,task->comm);
task = task->parent;
}
遍历所有进程，通过for_each_process(task)这个宏来遍历所有进程：
len += sprintf(page + len,"遍历任务队列\ncomm\tpid\n");
for_each_process(task){
len += sprintf(page + len,"%d\t[%s]\n",task->pid,task->comm);
}
return len;
实验C：
在模块开头通过module_param声明了模块参数，在装载模块时通过它来传参module_param(param,int,0644);
在proc_read函数中通过这个传入的参数来判断应该读取内核的哪些数值，其中标注黄色的一段是从内核实现/proc/loadavg部分中抽取出来的，loops_per_jiffy是每个滴答能执行的循环数，在内核启动的时候计算出来的这个值：
if (param == 0){ //获取loadavg
len += sprintf(page + len, "%lu.%02lu %lu.%02lu %lu.%02lu\n"/* %ld/%d %d\n*/,
LOAD_INT(avenrun[0]), LOAD_FRAC(avenrun[0]),
LOAD_INT(avenrun[1]), LOAD_FRAC(avenrun[1]),
LOAD_INT(avenrun[2]), LOAD_FRAC(avenrun[2])
/*,nr_running(), nr_threads,*/
/*task_active_pid_ns(current)->last_pid*/);
}else if (param == 1){
len += sprintf(page + len,"loops_per_jiffy:%lu\n",loops_per_jiffy);
len += sprintf(page +
len,"bogomips=lpj/(500000/HZ):\n%lu.%02lu\n",loops_per_jiffy/(500000/HZ),loops _per_jiffy/(5000/HZ)%100);
}
在这里我们还设计了改写loops_per_jiffy的方法：
static int proc_write(struct file *file,const char* buffer,unsigned long count,void *data)
{
int len;
char buf[16];
if (count > MYDATA_LEN)
len = MYDATA_LEN;
else
len = count;
copy_from_user(buf,buffer,len);
loops_per_jiffy = simple_strtol(buf,NULL,10);
return len;
}
2、设计说明
实验A：对于读取时间，内核提供了do_gettimeofday这个函数，同时在对用户也提供了一个系统调用gettimeofday，这两个获取当前时间的途径都是一样的（在x86上都是访问TSC寄存器——时间戳寄存器来获得时间值），所以一般都要比用jiffies滴答数获得的时间数要准确。
在进行这两种比较时，我们可以有两种策略，直接在proc文件中不停
输出两者数值（jiffies和当前时间），或者proc文件只输出文件，在通过用户程序调用系统调用获得时间值再进行比较，在这里使用了第二种。
实验B：设计说明在代码分析中已经阐明
实验C：设计说明在代码分析中已经阐明
3、调试记录
实验A：
可以看到在几次循环中，jiffies的值始终没有变，而gettimeofday的值确是一直在变，实际上我的机器的内核HZ设置的是250,也就是0.004秒发生一个滴答，所以滴答数要改变的话，gettimeofday的值至少要变化4000微秒，jiffies的值才能改变，这说明了gettimeofday的精确度逼jiffies的精确度要高（至少是在本次实验环境中）。
实验B：值得注意的是0号进程swapper进程，查资料发现它就是所谓的idle进程。
实验C：
1.
2.
结论分析与体会：
在本次实验中充分体会了动态模块的灵活性。可以在装载的时候传入参数，从而改变模块在以后的行为。proc文件并不是一开始就在哪里，而是动态生成，动态计算的。虽然对于用户来说proc文件与一般的文件都是有相同的行为，但是其本质确实生成内容而非读取内容的，在这里充分体现出了linux设计的灵活性，以及VFS提供的这种抽象级别的强大之处。通过对proc的学习，对于以后的调试工作也有一定的帮助。
另一方面，对于模块开发的过程也有了一定的了解，基本上对于一个模块，需要做的事就是：
