本發(fā)明涉及模塊化數(shù)據(jù)中心mdc、通信機房等領域，具體地說是一種動環(huán)監(jiān)控主機的內核內存監(jiān)控方法。

背景技術：

模塊化數(shù)據(jù)中心(moduledatacenter,mdc)是基于云計算的新一代數(shù)據(jù)中心部署形式，為了應對云計算、虛擬化、集中化、高密化等服務器發(fā)展的趨勢，其采用模塊化設計理念，最大程度的降低基礎設施對機房環(huán)境的耦合。集成了供配電、制冷、機柜、氣流遏制、綜合布線、動環(huán)監(jiān)控、消防等子系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)中心的整體運營效率，實現(xiàn)快速部署、彈性擴展和綠色節(jié)能。

linux操作系統(tǒng)內核空間和用戶空間頁表的管理方式不同，具體來說，每個進程都有不同的用戶空間頁表，而內核對于訪問內存時需要的頁表是單獨進行管理的，有單獨的內核頁表，進程的頁表會與內核主頁表進行同步，所有進程共享linux的內核空間。

現(xiàn)有技術的技術方案，主要是通過shell腳本實現(xiàn)，一般的操作流程如下：

1）使用free命令查看linux系統(tǒng)內存使用情況；

2）查看截取剩余內存free的數(shù)值命令；

3）編寫內存監(jiān)控的腳本文件；

4）以文本文件的方式保存結果；

5）查看內存監(jiān)控的結果文件。

目前已經存在的腳本可以對內存進行檢測和監(jiān)控，但是基本都是針對用戶空間的，由于內核空間運行于特權級別，所以操作起來更加困難。此外，動態(tài)分析內核空間的工具中大多數(shù)針對的是內存泄露，溢出等常見錯誤的檢測，缺乏對內存訪問信息的監(jiān)控工具。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術任務是提供一種動環(huán)監(jiān)控主機的內核內存監(jiān)控方法。

本發(fā)明的技術任務是按以下方式實現(xiàn)的，該方法要求linux內核是模塊化的，支持模塊的動態(tài)插入；該方法主要由核心模塊、內核內存訪問信息監(jiān)控模塊、內核內存溢出檢測模塊、內核內存統(tǒng)計信息模塊和界面統(tǒng)一展示模塊實現(xiàn)；

所述的核心模塊是基礎模塊，會捕獲所監(jiān)控內核內存的全部訪問，并提供訪問處理接口和管理監(jiān)控內存的接口；

所述的內核內存訪問信息監(jiān)控模塊對所監(jiān)控內存的所有訪問都進行具體判斷處理；

所述的內核內存溢出檢測模塊檢測linux內核模塊的動態(tài)內存訪問越界的問題；

所述的內核內存統(tǒng)計信息模塊用于統(tǒng)計讀寫操作、進程、用戶信息；

所述的界面統(tǒng)一展示模塊用于通過圖形化界面展現(xiàn)監(jiān)控結果，實時監(jiān)控訪問內存信息。

所述的核心模塊對外提供兩類接口，一類注冊或注銷的接口，用來注冊或者注銷監(jiān)控模塊的接口；另一類添加或刪除監(jiān)控內存的接口，用來控制所要監(jiān)控的內存模塊的范圍。

所述的內核內存監(jiān)控方法的步驟如下：

1）向核心模塊動態(tài)添加內核內存訪問信息監(jiān)控模塊；

2）向核心模塊動態(tài)添加內核內存溢出檢測模塊；

3）向核心模塊動態(tài)添加內核內存統(tǒng)計信息監(jiān)控模塊；

4）向核心模塊成功注冊后，內核內存訪問信息監(jiān)控模塊利用通知機制等待訪問內存；

5）內核內存訪問，向核心模塊添加需要監(jiān)控檢測內存信息，對于特別危險的行為設置強制結束；

6）進程產生缺頁異常；

7）判斷是否因監(jiān)控引起的缺頁異常；

8）否，系統(tǒng)正常處理；

9）是，進入內核內存訪問信息監(jiān)控模塊進行處理；

10）根據(jù)當前寄存器的信息和當前的進程控制塊current來記錄進程的訪問信息；

11）設置頁表項pte為頁存在狀態(tài)；

12）修改標志寄存器為單步調試；

13）內核內存正常訪問；

14）產生單步中斷，然后通知機制會通知內核內存溢出檢測模塊，啟動內核內存溢出檢測模塊；

15）復制可執(zhí)行代碼到內核空間，內核內存溢出檢測模塊做預處理，隨后繼續(xù)執(zhí)行初始化函數(shù)；

16）內核內存溢出檢測的主要方法是在申請內存塊的時候，增加申請內存的大小，將這些申請額外的空間作為檢測區(qū)域；然后向核心模塊添加這個較大的內存塊；當訪問該內存塊時，通過判斷是否訪問到了邊界區(qū)域來確定是否發(fā)生了內存越界訪問；

17）進入內核內存訪問信息監(jiān)控模塊，設置頁表項pte為缺頁狀態(tài)，恢復標志寄存器；

18）進入內核內存統(tǒng)計信息模塊，對于同一個進程，信息只記錄一份，包括對該內存的讀、寫次數(shù)，訪問時間；

19）可視化界面統(tǒng)一展示模塊讀取內核內存監(jiān)控結果，并在用戶空間進行呈現(xiàn)；

20）重復(5)～（19）步驟，完成循環(huán)監(jiān)控過程。

本發(fā)明的一種動環(huán)監(jiān)控主機的內核內存監(jiān)控方法和現(xiàn)有技術相比，有助于動環(huán)監(jiān)控主機的linux調試，尤其是在涉及底層驅動代碼調試時，可以快速定位程序的內存訪問位置，有利于開發(fā)及調試中深層次問題的定位，提升動環(huán)監(jiān)控主機的穩(wěn)定性與可靠性，并保障業(yè)務系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行。

附圖說明

附圖1為一種動環(huán)監(jiān)控主機的內核內存監(jiān)控方法的系統(tǒng)架構圖。

附圖2為一種動環(huán)監(jiān)控主機的內核內存監(jiān)控方法的流程示意圖。

具體實施方式

實施例1：

該方法要求linux內核是模塊化的，支持模塊的動態(tài)插入；該方法主要由核心模塊、內核內存訪問信息監(jiān)控模塊、內核內存溢出檢測模塊、內核內存統(tǒng)計信息模塊和界面統(tǒng)一展示模塊實現(xiàn)；

所述的核心模塊是基礎模塊，會捕獲所監(jiān)控內核內存的全部訪問，并提供訪問處理接口和管理監(jiān)控內存的接口；所述的核心模塊對外提供兩類接口，一類注冊或注銷的接口，用來注冊或者注銷監(jiān)控模塊的接口；另一類添加或刪除監(jiān)控內存的接口，用來控制所要監(jiān)控的內存模塊的范圍。

所述的內核內存訪問信息監(jiān)控模塊對所監(jiān)控內存的所有訪問都進行具體判斷處理；

所述的內核內存溢出檢測模塊檢測linux內核模塊的動態(tài)內存訪問越界的問題；

所述的內核內存統(tǒng)計信息模塊用于統(tǒng)計讀寫操作、進程、用戶信息；

所述的界面統(tǒng)一展示模塊用于通過圖形化界面展現(xiàn)監(jiān)控結果，實時監(jiān)控訪問內存信息。

所述的內核內存監(jiān)控方法的步驟如下：

1）向核心模塊動態(tài)添加內核內存訪問信息監(jiān)控模塊；

2）向核心模塊動態(tài)添加內核內存溢出檢測模塊；

3）向核心模塊動態(tài)添加內核內存統(tǒng)計信息監(jiān)控模塊；

4）向核心模塊成功注冊后，內核內存訪問信息監(jiān)控模塊利用通知機制等待訪問內存；

5）內核內存訪問，向核心模塊添加需要監(jiān)控檢測內存信息，對于特別危險的行為設置強制結束；

6）進程產生缺頁異常；

7）判斷是否因監(jiān)控引起的缺頁異常；

8）否，系統(tǒng)正常處理；

9）是，進入內核內存訪問信息監(jiān)控模塊進行處理；

10）根據(jù)當前寄存器的信息和當前的進程控制塊current來記錄進程的訪問信息；

11）設置頁表項pte為頁存在狀態(tài)；

12）修改標志寄存器為單步調試；

13）內核內存正常訪問；

14）產生單步中斷，然后通知機制會通知內核內存溢出檢測模塊，啟動內核內存溢出檢測模塊；

15）復制可執(zhí)行代碼到內核空間，內核內存溢出檢測模塊做預處理，隨后繼續(xù)執(zhí)行初始化函數(shù)；

16）內核內存溢出檢測的主要方法是在申請內存塊的時候，增加申請內存的大小，將這些申請額外的空間作為檢測區(qū)域；然后向核心模塊添加這個較大的內存塊；當訪問該內存塊時，通過判斷是否訪問到了邊界區(qū)域來確定是否發(fā)生了內存越界訪問；

17）進入內核內存訪問信息監(jiān)控模塊，設置頁表項pte為缺頁狀態(tài)，恢復標志寄存器；

18）進入內核內存統(tǒng)計信息模塊，對于同一個進程，信息只記錄一份，包括對該內存的讀、寫次數(shù)，訪問時間；

19）可視化界面統(tǒng)一展示模塊讀取內核內存監(jiān)控結果，并在用戶空間進行呈現(xiàn)；

20）重復(5)～（19）步驟，完成循環(huán)監(jiān)控過程。

通過上面具體實施方式，所述技術領域的技術人員可容易的實現(xiàn)本發(fā)明。但是應當理解，本發(fā)明并不限于上述的幾種具體實施方式。在公開的實施方式的基礎上，所述技術領域的技術人員可任意組合不同的技術特征，從而實現(xiàn)不同的技術方案。