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Author: XTH852456

os/src/syscall/mod.rs

@@ -26,9 +26,11 @@ mod process;
 
 use fs::*;
 use process::*;
+use crate::task::record_current_syscall;
 
 /// handle syscall exception with `syscall_id` and other arguments
 pub fn syscall(syscall_id: usize, args: [usize; 3]) -> isize {
+    record_current_syscall(syscall_id);
     match syscall_id {
         SYSCALL_WRITE => sys_write(args[0], args[1] as *const u8, args[2]),
         SYSCALL_EXIT => sys_exit(args[0] as i32),

os/src/syscall/process.rs

@@ -1,6 +1,6 @@
 //! Process management syscalls
 use crate::{
-    task::{exit_current_and_run_next, suspend_current_and_run_next},
+    task::{current_task_syscall_count, exit_current_and_run_next, suspend_current_and_run_next},
     timer::get_time_us,
 };
 
@@ -38,8 +38,17 @@ pub fn sys_get_time(ts: *mut TimeVal, _tz: usize) -> isize {
     0
 }
 
-// TODO: implement the syscall
-pub fn sys_trace(_trace_request: usize, _id: usize, _data: usize) -> isize {
+pub fn sys_trace(trace_request: usize, id: usize, data: usize) -> isize {
     trace!("kernel: sys_trace");
-    -1
+    match trace_request {
+        0 => unsafe { *(id as *const u8) as isize },
+        1 => {
+            unsafe {
+                *(id as *mut u8) = data as u8;
+            }
+            0
+        }
+        2 => current_task_syscall_count(id) as isize,
+        _ => -1,
+    }
 }

os/src/task/mod.rs

@@ -19,7 +19,7 @@ use crate::loader::{get_num_app, init_app_cx};
 use crate::sync::UPSafeCell;
 use lazy_static::*;
 use switch::__switch;
-pub use task::{TaskControlBlock, TaskStatus};
+pub use task::{TaskControlBlock, TaskStatus, MAX_SYSCALL_NUM};
 
 pub use context::TaskContext;
 
@@ -54,6 +54,7 @@ lazy_static! {
         let mut tasks = [TaskControlBlock {
             task_cx: TaskContext::zero_init(),
             task_status: TaskStatus::UnInit,
+            syscall_times: [0; MAX_SYSCALL_NUM],
         }; MAX_APP_NUM];
         for (i, task) in tasks.iter_mut().enumerate() {
             task.task_cx = TaskContext::goto_restore(init_app_cx(i));
@@ -169,3 +170,23 @@ pub fn exit_current_and_run_next() {
     mark_current_exited();
     run_next_task();
 }
+
+/// Record one syscall for current running task.
+pub fn record_current_syscall(syscall_id: usize) {
+    if syscall_id >= MAX_SYSCALL_NUM {
+        return;
+    }
+    let mut inner = TASK_MANAGER.inner.exclusive_access();
+    let current = inner.current_task;
+    inner.tasks[current].syscall_times[syscall_id] += 1;
+}
+
+/// Get syscall count of current running task by syscall id.
+pub fn current_task_syscall_count(syscall_id: usize) -> usize {
+    if syscall_id >= MAX_SYSCALL_NUM {
+        return 0;
+    }
+    let inner = TASK_MANAGER.inner.exclusive_access();
+    let current = inner.current_task;
+    inner.tasks[current].syscall_times[syscall_id]
+}

os/src/task/task.rs

@@ -2,13 +2,18 @@
 
 use super::TaskContext;
 
+/// The max syscall id tracked by ch3 trace.
+pub const MAX_SYSCALL_NUM: usize = 512;
+
 /// The task control block (TCB) of a task.
 #[derive(Copy, Clone)]
 pub struct TaskControlBlock {
     /// The task status in it's lifecycle
     pub task_status: TaskStatus,
     /// The task context
     pub task_cx: TaskContext,
+    /// Per-task syscall counter indexed by syscall id.
+    pub syscall_times: [usize; MAX_SYSCALL_NUM],
 }
 
 /// The status of a task

reports/ch3_sys_trace.md

@@ -0,0 +1,114 @@
+# ch3 `sys_trace` 实验报告
+
+## 1. 实验目标
+在 ch3 已支持多任务分时调度的基础上，实现新的系统调用：
+
+- 接口：`fn sys_trace(trace_request: usize, id: usize, data: usize) -> isize`
+- 系统调用号：`410`
+
+并满足三种行为：
+
+1. `trace_request = 0`：读取当前任务地址 `id` 处 1 字节数据并返回。
+2. `trace_request = 1`：向当前任务地址 `id` 写入 `data as u8`，返回 `0`。
+3. `trace_request = 2`：查询当前任务系统调用编号为 `id` 的调用次数，且本次 `sys_trace` 也要计入统计。
+4. 其他 `trace_request` 返回 `-1`。
+
+## 2. 需求分析与设计思路
+
+### 2.1 关键需求
+- 需要按“任务”维度统计系统调用次数，而不是全局统计。
+- `trace_request = 2` 时，本次 `sys_trace` 调用本身也要被统计。
+- 本章不要求地址安全检查，允许直接读写用户地址。
+
+### 2.2 设计决策
+为保证统计逻辑统一、且不遗漏任何系统调用，采用如下方案：
+
+- 在内核系统调用总入口 `syscall()` 中统一计数。
+- 每个任务维护一个独立的 syscall 计数数组。
+- `sys_trace(request=2)` 仅做查询，不在 `sys_trace` 内重复计数。
+
+这样可确保：
+- 任何 syscall 都会被自动统计；
+- 查询 `SYSCALL_TRACE(410)` 时，本次调用一定已经被计入。
+
+## 3. 具体实现
+
+### 3.1 数据结构扩展（按任务统计）
+文件：`os/src/task/task.rs`
+
+- 新增常量：`MAX_SYSCALL_NUM: usize = 512`
+- 在 `TaskControlBlock` 中新增字段：
+  - `syscall_times: [usize; MAX_SYSCALL_NUM]`
+
+作用：为每个任务保存独立的 syscall 计数表，索引即 syscall id。
+
+### 3.2 任务初始化与访问接口
+文件：`os/src/task/mod.rs`
+
+- 在任务数组初始化时，将 `syscall_times` 全部置零。
+- 新增接口：
+  - `record_current_syscall(syscall_id: usize)`：给当前运行任务对应 syscall 计数加一。
+  - `current_task_syscall_count(syscall_id: usize) -> usize`：读取当前任务某个 syscall 的计数。
+- 边界处理：当 `syscall_id >= MAX_SYSCALL_NUM` 时，写入忽略、查询返回 `0`，避免越界。
+
+### 3.3 在 syscall 总入口统一计数
+文件：`os/src/syscall/mod.rs`
+
+在 `pub fn syscall(syscall_id: usize, args: [usize; 3]) -> isize` 的 `match` 分发前增加：
+
+```rust
+record_current_syscall(syscall_id);
+```
+
+这一步是本次实现的核心：
+- 统一入口计数，避免分散在各个 `sys_xxx` 中导致遗漏；
+- 满足“本次 `sys_trace` 也计入统计”的要求。
+
+### 3.4 实现 `sys_trace` 三种语义
+文件：`os/src/syscall/process.rs`
+
+实现如下逻辑：
+
+- `trace_request == 0`：`id` 按 `*const u8` 解引用并返回。
+- `trace_request == 1`：`id` 按 `*mut u8` 写入 `data as u8`，返回 `0`。
+- `trace_request == 2`：返回 `current_task_syscall_count(id) as isize`。
+- 其他：返回 `-1`。
+
+## 4. 关键正确性说明
+
+### 4.1 为什么本次 `sys_trace` 会被计入？
+调用路径是：
+
+用户态 `ecall` -> 内核 `syscall()` 总入口 -> `record_current_syscall(410)` -> 分发到 `sys_trace()`。
+
+因此在 `sys_trace(request=2)` 查询时，当前这次 `sys_trace` 已经先被统计，满足题目要求。
+
+### 4.2 为什么使用“每任务计数”而不是全局计数？
+题目要求追踪“当前任务”的系统调用历史。使用 TCB 内部计数数组可天然保证任务间互不干扰。
+
+## 5. 测试与验证
+执行命令：
+
+```bash
+cd os
+make run CHAPTER=3 TEST=3 BASE=0
+```
+
+该命令会构建并运行 ch3 普通测试（包含 `ch3_trace`）。
+
+关键输出包含：
+- `Test trace OK!`
+- `Test sleep1 passed!`
+- `Test sleep OK!`
+
+说明：`sys_trace` 的读/写/计数语义均通过当前实验用例验证。
+
+## 6. 结果总结
+本次修改完成了 ch3 对 `sys_trace(410)` 的支持，核心点是：
+
+- 在 syscall 总入口统一计数；
+- 将计数数据放入任务控制块实现“按任务追踪”；
+- 按题目定义实现 `sys_trace` 三种请求语义；
+- 通过 `ch3_trace` 用例验证功能正确。
+
+后续在实现地址空间后，可进一步为读写地址行为增加合法性检查与隔离机制。