[发明专利]一种基于Linux内核页表替换的内存访问模型追踪方法

权利要求书

1.一种基于Linux内核进程页表替换的内存访问模型追踪方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)引导程序创建出一个子进程来执行要统计内存访问模型的目标程序，在目标程序执行之前，父进程通过向Linux内核添加的系统调用a来启动统计过程，并将要统计的目标进程号传递进内核；

(2)另外申请一个页表，称之为假页表，假页表中对于非代码段的页面只保留一项，如果当前进程没有一直访问某个地址，则对非代码段的每次内存访问都会产生缺页中断；如果当前进程一直访问某个地址，则对非代码段的每次内存访问都不会产生缺页中断；在切换到目标进程的时候将假页表的地址传递给cr3寄存器，使操作系统与假页表建立联系；

(3)目标进程开始执行，由于使用了假页表，目标程序的每次访问内存都会触发缺页中断，在处理缺页中断时，记录访问的内存页号和访问次数，即内存访问模型；通过向Linux内核添加的系统调用c将内存访问模型数据取出到用户态；

(4)目标进程执行完后，通过向Linux内核添加的系统调用b结束统计过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于Linux内核进程页表替换的内存访问模型追踪方法，其特征在于：在所述步骤(1)中系统调用a为向Linux内核中添加的新系统调用，用来启动统计过程和变量初始化工作；系统调用a首先判断要统计的目标进程号是否已经设置，如果已经设置，说明另一个内存访问模型的统计正在进行，则启动失败；如果未设置，则设置目标进程号为引导程序传递给系统调用a的进程号；然后系统调用a初始化内存访问模型追踪所需要的变量并创建所述的假页表，将页表地址设置为假页表的地址，同时备份真页表的地址。

3.根据权利要求1所述的一种基于Linux内核进程页表替换的内存访问模型追踪方法，其特征在于：在所述步骤(2)中的假页表与真页表的关系为：在假页表每次触发缺页中断后，首先通过真页表判断是否真正缺页：若不缺页，则将真页表中保存的物理页信息复制到假页表中；若缺页，则将要访问的页面加载入物理内存中，同时将真页表中对应项的值复制到假页表中；最后将离开的页面在假页表中的表项值清零；这样，假页表中只有当前进程所处理的页面有对应的物理页信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于Linux内核进程页表替换的内存访问模型追踪方法，其特征在于：在所述步骤(3)中系统调用c为向Linux内核中添加的新系统调用，引导程序通过不断调用系统调用c将追踪到的内存访问模型数据取出到用户态。

5.根据权利要求1所述的一种基于Linux内核进程页表替换的内存访问模型追踪方法，其特征在于：在所述步骤(4)中系统调用b为向Linux内核中添加的新系统调用，系统调用b负责终止统计过程；其主要有2个工作，一是将要统计的目标进程号归0，二是释放已经没用的假页表。