Linux運行過程可視化中關(guān)鍵狀態(tài)的描述和數(shù)據(jù)采集.pdf

1、作為開源操作系統(tǒng)的典型代表，Linux以其自由開放性和技術(shù)先進性跨入教育科研領(lǐng)域，擔(dān)當(dāng)起一個優(yōu)秀實用的計算機操作系統(tǒng)科研和教學(xué)平臺，人們越來越深刻地認(rèn)識到深入學(xué)習(xí)和研究Linux系統(tǒng)內(nèi)核的必要性，但其源碼規(guī)模龐大、異常復(fù)雜，尤其是新版內(nèi)核不斷推出、功能逐漸增加，這使得深入內(nèi)部了解它的任務(wù)異常艱巨。而近年來可視化技術(shù)不斷發(fā)展，它在提高人類認(rèn)知能力方面發(fā)揮著越來越明顯的優(yōu)勢，深入地理、醫(yī)療、軟件開發(fā)、教育等各行業(yè)，現(xiàn)在與網(wǎng)絡(luò)信息搜索、軟件可

2、視化、數(shù)據(jù)挖掘等方向結(jié)合具有更廣泛的研究及應(yīng)用價值，本文重點在于探索將可視化與Linux內(nèi)核執(zhí)行過程的深入學(xué)習(xí)相結(jié)合的可行性。 目前，將可視化技術(shù)引入操作系統(tǒng)教學(xué)領(lǐng)域或與Linux內(nèi)核研究相結(jié)合的工作已有很多，但存在一些不足。有些演示效果較好的算法可視化軟件或工具往往重在表現(xiàn)算法，與實際運行的操作系統(tǒng)脫離，數(shù)據(jù)來源不真實，并且多以程序或算法動畫的形式可視化，缺乏與用戶的交互；有些以真實操作系統(tǒng)為數(shù)據(jù)源的可視化工作，采用靜態(tài)綁定形

3、式預(yù)先定義若干過程或活動，對它們進行可視化模擬，這種綁定限制了其適用范圍；有些可視化以監(jiān)控和分析系統(tǒng)性能為目的，關(guān)注于可視化系統(tǒng)的整體狀態(tài)和資源利用率等信息，與源碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)脫節(jié)，不能滿足深入學(xué)習(xí)內(nèi)核的需要。為了改進目前工作中的不足，本文以內(nèi)核運行時獲得的真實數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并以內(nèi)核函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為主體進行可視化，針對系統(tǒng)在某段時間內(nèi)相對完整的一個執(zhí)行過程，直觀地可視化出此過程中各種關(guān)鍵操作的執(zhí)行細(xì)節(jié)。 文中首先給出關(guān)鍵過程可

4、視化的工作流程，重點研究以下內(nèi)容：1、將可視化數(shù)據(jù)源設(shè)置為運行中的Linux操作系統(tǒng)，提取出固定時段內(nèi)內(nèi)核的各種關(guān)鍵狀態(tài)，定義數(shù)據(jù)采集點描述不同的內(nèi)核狀態(tài)，為采集點分類并規(guī)定數(shù)據(jù)記錄格式，從而確定出一種對關(guān)鍵狀態(tài)進行描述的方法；2、通過分析得出數(shù)據(jù)采集應(yīng)遵循的基本原則和有待解決的關(guān)鍵問題，結(jié)合這些原則探討常見內(nèi)核數(shù)據(jù)采集方法的可用性，在此基礎(chǔ)上解決相應(yīng)問題并給出一種現(xiàn)實可行的采集方法。 隨后，通過跟蹤一個過程實例展示如何在源碼中