РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе на тему:
"Мониторинг виртуальной памяти в ОС Linux"
Введение
Зачастую бывает необходимо отследить за работой того или иного процесса с памятью, например, чтобы обнаружить утечки памяти, узнать, в какие моменты и сколько памяти процесс выделяет. Для решения данной задачи существует ряд средств, а именно:
· Файловая система /proc – позволяет прочесть различную информацию о всей системе в целом и о каждом из процессов, в том числе информацию об использовании процессом памяти и об отображениях памяти данного процесса. (пример:
# cat /proc/`pgrep test`/status
Name: test1
…
VmPeak: 1556 kB
VmSize: 1544 kB
VmLck: 0 kB
VmHWM: 308 kB
VmRSS: 308 kB
VmData: 148 kB
VmStk: 88 kB
VmExe: 4 kB
VmLib: 1276 kB
VmPTE: 12 kB
# cat /proc/`pgrep test`/maps
08048000–08049000 r-xp 00000000 08:01 17432879 /home/twee/work/mstu/coding/memmon/test/test1
08049000–0804a000 rw-p 00000000 08:01 17432879 /home/twee/work/mstu/coding/memmon/test/test1
0804a000–0806b000 rw-p 0804a000 00:00 0 [heap]
b7e4b000‑b7e4c000 rw-p b7e4b000 00:00 0
b7e4c000‑b7f75000 r-xp 00000000 03:05 1604119 /lib/tls/libc‑2.3.6.so
b7f75000‑b7f76000 r–p 00128000 03:05 1604119 /lib/tls/libc‑2.3.6.so
b7f76000‑b7f79000 rw-p 00129000 03:05 1604119 /lib/tls/libc‑2.3.6.so
b7f79000‑b7f7c000 rw-p b7f79000 00:00 0
b7f9d000‑b7fb3000 r-xp 00000000 03:05 752968 /lib/ld‑2.3.6.so
b7fb3000‑b7fb5000 rw-p 00015000 03:05 752968 /lib/ld‑2.3.6.so
bfc2a000‑bfc40000 rw-p bfc2a000 00:00 0 [stack]
ffffe000‑fffff000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso]
). На приведенной распечатке видно, сколько памяти использует процесс test и под какие именно нужды, а так же его карту памяти. Однако таким образом нельзя отследить динамику работы процесса с памятью.
· strace – утилита, позволяющая трассировать все системные вызовы, выполняемые данным процессом (в частности, выделение памяти вызовами brk/mmap). Она использует стандартный отладочный механизм ядра под названием ptrace – подключается к исследуемому процессу как отладчик (вызовов ptrace(), указывая при этом флаг PTRACE_SYSCALL, что заставляет систему уведомлять трассирующий процесс о всех системных вызовах трассируемого). Пример его работы:
execve (»./test3», [«test3»], [/* 61 vars */]) = 0
…
fsync(0) = -1 EINVAL (Invalid argument)
mmap2 (NULL, 2101248, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7bf4000
fsync(1) = -1 EINVAL (Invalid argument)
fsync(2) = -1 EINVAL (Invalid argument)
munmap (0xb7bf4000, 2101248) = 0
exit_group(0)
На приведенной трассировке видно, как процесс выделяет и освобождает 2101248 байт памяти. К сожалению, это средство не позволяет следить за всеми процессами в системе в целом, а так же за выделениями физических страниц процессу.
Таким образом, возникает необходимость в средстве, позволяющем отслеживать не только выделения виртуальной памяти процессу, но и выделения отдельных страниц физической памяти в результате страничных сбоев.
1. Аналитический раздел 1.1 Постановка задачи
Разработать драйвер под Linux, отслеживающий выделение и освобождение процессами виртуальной памяти и выделение физических страниц при страничных отказах.
Драйвер должен поддерживать динамическую загрузку и выгрузку без перезапуска системы и задание списка процессов, за которыми необходимо выполнять мониторинг.
Взаимодействие с пользовательской программой осуществляется посредством файлов, создаваемых в файловой системе /proc.
Ядро отвечает за создание и уничтожение процессов и за их связь с внешним миром (ввод и вывод). ............
