Linux實(shí)驗(yàn)報告.doc

Linux應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計報告學(xué) 院： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 王學(xué)文 年 月 日摘要Linux誕生于1991年，是一個自由的，免費(fèi)的，源碼開放的操作系統(tǒng)。也是開源軟件中最著名的例子。其最主要的目的就是為了建立不受任何商品化軟件版權(quán)制約的，全世界都能使用的類Unix兼容產(chǎn)品.而我們將服務(wù)器部署在Linux將會更加的穩(wěn)定、安全、高效以及出色的性能。目前國內(nèi)越來越多的服務(wù)器應(yīng)用也開始轉(zhuǎn)向linux平臺，學(xué)習(xí)并掌握如何使用linux對計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說具有重大的意義。關(guān)鍵詞：linux，shell，gcc目錄1. 前言12. 需求分析12.1課程設(shè)計主要任務(wù)12.2 開發(fā)環(huán)境12.3 相關(guān)工具的的介紹與使用13.程序設(shè)計23.1概要設(shè)計23.1.1 shell 9 題目分析23.1.2 system6 題目分析33.1.3 system7 題目分析33.2 詳細(xì)設(shè)計3 3.2.1 shell 9 過程設(shè)計33.2.2 system 6 過程設(shè)計43.2.3 system 7 過程設(shè)計74.代碼測試與分析7 4.1 shell 9 測試與分析7 4.2 system 6 測試與分析8 4.3 system 7 測試與分析8參考文獻(xiàn)9心得體會10附錄111. 前言 本次linux應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計通過在linux系統(tǒng)下完成shell編程和system編程，提高對linux系統(tǒng)使用的熟練程度，培養(yǎng)以及鍛煉自己的動手學(xué)習(xí)能力。通過完成課程設(shè)計內(nèi)容，讓自己能夠?qū)inux擁有更加深入的了解。由于基礎(chǔ)知識欠缺，本次課程設(shè)計所涉及的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，同時也有利于初學(xué)者理解和自己以后的回顧。在這次課程設(shè)計中，完成了linux shell程序設(shè)計與system程序設(shè)計，通過簡單的程序設(shè)計掌握基礎(chǔ)的shell編程以及gcc的使用。2. 需求分析 2.1課程設(shè)計主要任務(wù) 根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)列表，隨機(jī)選取一個shell編程題目和兩個系統(tǒng)編程題目（題目編號之和=15）。本人選取的題目為為shell9，system6，system7。 2.2 開發(fā)環(huán)境 本次課程設(shè)計使用linux操作系統(tǒng)，shell采用的為bash，同時使用vim文本編輯工具編寫代碼，使用gcc編譯。各軟件版本號如下： 操作系統(tǒng):centos 7.2 Bash:4.2.46 gcc :4.8.5 vim：7.4 2.3 相關(guān)工具的的介紹與使用 linux操作系統(tǒng) 本次使用的linux操作系統(tǒng)為centos 7.2，是一個流行的linux發(fā)行版本，使用的內(nèi)核版本為3.10.0。在本次課程設(shè)計中，操作系統(tǒng)版本沒有具體要求，只要使用linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)都是可行的，建議將系統(tǒng)安裝到虛擬機(jī)。 bashbash (GNU Bourne-Again Shell) 是大多數(shù)Linux系統(tǒng)默認(rèn)的shell，它能運(yùn)行于大多數(shù)類Unix風(fēng)格的操作系統(tǒng)之上。linux系統(tǒng)上都還有其他的Shell，例如tcsh、csh、ash、bsh、ksh等等。shell腳本文件大致都類同，使用的方法為在終端使用命令”bash filename” 執(zhí)行shell腳本文件，或者在腳本文件首行添加 “#!/bin/bash” ,再給腳本文件添加執(zhí)行權(quán)限后執(zhí)行shell腳本文件。 gcc 通常所說的GCC是GUN Compiler Collection的簡稱，除了編譯程序之外，它還含其他相關(guān)工具，所以它能把易于人類使用的高級語言編寫的源代碼構(gòu)建成計算機(jī)能夠直接執(zhí)行的二進(jìn)制代碼。gcc的編譯過程通常包含了四個步驟，分別為預(yù)處理-編譯-匯編-鏈接四步?？梢酝ㄟ^如下指令來編譯出一個可執(zhí)行文件: gcc filename.c 此命令執(zhí)行完后會生成一個a.out的可執(zhí)行文件。同時也可以指定生成的可執(zhí)行文件名，命令如下： gcc filename.c -o filename.out此命令執(zhí)行完后會生產(chǎn)一個名為filename.out的可執(zhí)行文件。gcc還有許多命令，詳細(xì)部分不是本文所討論的內(nèi)容。 vim vi命令是UNIX操作系統(tǒng)和類UNIX操作系統(tǒng)中最通用的全屏幕純文本編輯器。Linux中的vi編輯器叫vim，它是vi的增強(qiáng)版（vi Improved），與vi編輯器完全兼容，而且實(shí)現(xiàn)了很多增強(qiáng)功能。vi編輯器支持編輯模式和命令模式，編輯模式下可以完成文本的編輯功能，命令模式下可以完成對文件的操作命令，要正確使用vi編輯器就必須熟練掌握著兩種模式的切換。3. 程序設(shè)計 3.1概要設(shè)計 3.1.1 shell9題目分析 問題描述：編寫一個shell腳本ex9.sh，根據(jù)鍵盤輸入的值，給出對應(yīng)的提示輸出；輸入 AZ，輸出 Uppercase Letter；輸入a-z，輸出 Lowercase Letter；輸入0-9，輸出 Digit；輸入其他，輸出Punctuation, whitespace, or other。 算法分析：可以使用bash shell中的read命令接收鍵盤的輸入，得到輸入后，read命令將數(shù)據(jù)放入一個標(biāo)準(zhǔn)變量中。通過grep命令使用正則表達(dá)式對變量的值進(jìn)行內(nèi)容匹配，若匹配出大寫字母則使用echo命令輸出Uppercase Letter，同理若匹配出小寫或數(shù)字則輸出相應(yīng)的內(nèi)容。 3.1.2 system6 題目分析 問題描述： 首先建立一個守護(hù)進(jìn)程，然后讓該守護(hù)進(jìn)程每隔 10s 在/tmp/dameon.log 中寫入一句話。 算法分析：首先用fork( )函數(shù)建立一個子進(jìn)程,建立成功后退出父進(jìn)程，使用setsid( )函數(shù)在子進(jìn)程中創(chuàng)建新會話，使子進(jìn)程擺脫其他進(jìn)程的影響。再改變當(dāng)前目錄為根目錄，避免在運(yùn)行過程中對文件系統(tǒng)操作時產(chǎn)生的諸多麻煩。重設(shè)文件權(quán)限掩碼，增強(qiáng)守護(hù)進(jìn)程的靈活性。然后關(guān)閉從父進(jìn)程中繼承的文件描述符。做完以上步驟后，在子進(jìn)程中使用open()函數(shù)打開/tmp/dameon.log文件，使用sleep()函數(shù)每隔10 秒用write()函數(shù)向文件中寫入一句話。 3.1.3 system7 題目分析 問題描述： 在tmp目錄下調(diào)用open()函數(shù)，以可讀可寫的方式創(chuàng)建hello.c文件。open 函數(shù)帶有3個flag參數(shù)：O_CREATE、O_TRUNC、O_WRONLY，文件權(quán)限設(shè)置為0600。 算法分析： 使用chdir將當(dāng)前目錄改為tmp目錄，使用open()函數(shù)打開hello.c文件，同時帶上3個flag參數(shù)：O_CREATE、O_TRUNC、O_WRONLY，文件權(quán)限設(shè)置為0600。3.2 詳細(xì)設(shè)計 3.2.1 shell 9 過程設(shè)計關(guān)鍵代碼： read a while true do if echo $a | grep -q 0-9a-zA-Z;then echo Punctuation, whitespace, or other; fi if echo $a | grep -q A-Z; then echo Uppercase Letter fi . read a done 過程分析： 使用read命令從命令行中接收鍵盤的輸入，將接收到的數(shù)據(jù)賦值給變量a，使用echo 將變量a的值通過管道傳遞到grep命令，使用grep命令對接收到的值進(jìn)行匹配，使用if根據(jù)值的類型輸出相應(yīng)的提示，若是大寫字母則輸出 Uppercase Letter，小寫字母則輸出Lowercase Letter ,數(shù)字則輸出Digit，若都不是則輸出 Punctuation, whitespace, or other。最后通過while循環(huán)不斷地重復(fù)輸入檢測的過程。 此處使用的read命令為bash自帶的命令，功能為接收鍵盤輸入并賦值給變量。同樣echo是bash中的輸出命令，用以在命令行中進(jìn)行輸出顯示?！皘”符號為Linux中的管道符號，它能處理經(jīng)由前面一個指令傳出的正確輸出信息，然后將其傳遞給下一個命令，作為標(biāo)準(zhǔn)的輸入。這里就是將變量a的值傳遞給grep命令，作為grep的輸入。其中，grep命令是linux系統(tǒng)中一種強(qiáng)大的搜索工具，它能使用正則表達(dá)式搜索文本，并把匹配的行輸出出來。由于grep命令默認(rèn)將匹配出來的行輸出，所以在上述代碼中使用了-q參數(shù)，用于防止向命令行輸出。在grep命令后的是正則表達(dá)式，A-Z用于匹配大寫字母，a-z用于匹配小寫字母，0-9用于匹配數(shù)字，0-9a-zA-Z用于進(jìn)行非字母和數(shù)字的匹配。3.2.2 system 6 過程設(shè)計關(guān)鍵代碼： pc=fork(); if(pc0) exit(0); setsid(); chdir(/); umask(0); for(i=0;iMAXFILE;i+) close(i); while(1) if(fd=open(/tmp/dameon.log,O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND,0600)0) . write(fd,str,len+1); close(fd); sleep(10); 過程分析： 首先使用fork()函數(shù)新建一個子進(jìn)程，若失敗則輸出錯誤提示并退出程序，成功則將使用exit()函數(shù)將父進(jìn)程退出，此時子進(jìn)程變成一個孤兒進(jìn)程被init進(jìn)程接管。 此時，使用setsid()函數(shù)創(chuàng)建新的會話，這個步驟是創(chuàng)建守護(hù)進(jìn)程中最重要的一步。由于在調(diào)用了fork函數(shù)時，子進(jìn)程全盤拷貝了父進(jìn)程的會話期、進(jìn)程組、控制終端等，雖然父進(jìn)程退出了，但會話期、進(jìn)程組、控制終端等并沒有改變，因此，這還不是真正意義上的獨(dú)立開來，而setsid函數(shù)能夠使進(jìn)程完全獨(dú)立出來，從而擺脫其他進(jìn)程的控制。 使用chdir()改變當(dāng)前目錄為根目錄。在使用fork() 創(chuàng)建子進(jìn)程時，子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程當(dāng)前的工作目錄，由于在進(jìn)程運(yùn)行中，當(dāng)前目錄所在的文件系統(tǒng)是不能被卸載的，會對以后的文件系統(tǒng)操作造成不必要的麻煩，通常的做法是將根目錄作為守護(hù)進(jìn)程的工作目錄，以防止錯誤發(fā)生。 同時由于子進(jìn)程在創(chuàng)建過程中也繼承了父進(jìn)程的文件權(quán)限掩碼，會對子進(jìn)程使用文件帶來麻煩，這里使用umask()函數(shù)將文件權(quán)限掩碼設(shè)置為0以增加文件使用的靈活性。同樣地，在創(chuàng)建子進(jìn)程時，子進(jìn)程會從父進(jìn)程那里繼承一些已經(jīng)打開的文件。這些文件不會被守護(hù)進(jìn)程讀寫，但是同樣會占用系統(tǒng)資源。在使用setsid()函數(shù)創(chuàng)建會話后，守護(hù)進(jìn)程已經(jīng)與所屬的控制終端失去了聯(lián)系。因此從終端輸入的字符不可能達(dá)到守護(hù)進(jìn)程，守護(hù)進(jìn)程中用常規(guī)方法（如printf）輸出的字符也不可能在終端上顯示出來。所以，文件描述符為0、1和2 的3個文件（常說的輸入、輸出和報錯）已經(jīng)失去了存在的價值，也應(yīng)被關(guān)閉。這里將可能存在的文件描述符都使用close()函數(shù)關(guān)閉（設(shè)置一個較大值來卻確保從父進(jìn)程繼承的文件描述符都會被關(guān)閉）。完成上述步驟后便可開始子進(jìn)程對/tmp/daemon.log文件的寫入操作。這里使用while循環(huán)不斷地進(jìn)行文件的打開、寫入、關(guān)閉的操作，若文件打開失敗則使用perror()函數(shù)輸出異常，再使用exit(1)函數(shù)異常退出。其中close()函數(shù)用于關(guān)閉打開的文件，sleep()函數(shù)用于使守護(hù)進(jìn)程休眠10s。 函數(shù)功能解析： open()函數(shù)用于文件的打開或新建，用法為open(constchar* pathname,int flags,mode_t mode)。函數(shù)的第一個參數(shù)pathname為文件的路徑，第二個參數(shù)flags為打開文件所采取的動作具體描述如下：O_RDONLY 以只讀的方式打開文件O_WRONLY以只寫的方式打開文件 O_RDWR以可讀可寫的方式打開文件O_APPEND 每次寫操作都寫入文件的末尾O_CREAT 如果指定文件不存在，則創(chuàng)建這個文件O_EXCL 如果要創(chuàng)建的文件已存在，則返回 -1，并且修改errno的值O_TRUNC 如果文件存在，并且以只寫/讀寫方式打開，則清空文件全部內(nèi)容第三個參數(shù)mode為設(shè)置文件訪問權(quán)限的初始值，由一個八進(jìn)制數(shù)字表示，與用戶掩碼umask變量有關(guān)，實(shí)際的訪問權(quán)限由mode與umask確定。其中數(shù)字的第一位代表特殊權(quán)限，第二位代表文件所有者，第三位代表文件用戶組，第四位代表其他用戶。在linux文件權(quán)限中，數(shù)字7代表擁有可讀可寫可執(zhí)行的權(quán)限，數(shù)字6代表擁有讀寫權(quán)限，數(shù)字4代表擁有可讀取得權(quán)限，數(shù)字2代表擁有可寫入的權(quán)限，數(shù)字1代表擁有可執(zhí)行的權(quán)限，數(shù)字0代表沒有任何權(quán)限。例如具體用法如下：0600 權(quán)限，代表該文件所有者具有可讀、可寫的權(quán)限。0400 權(quán)限，代表該文件所有者具有可讀取的權(quán)限。0070 權(quán)限，代表該文件用戶組具有可讀、可寫及可執(zhí)行的權(quán)限。0010 權(quán)限，代表該文件用戶組具有可執(zhí)行的權(quán)限。0002 權(quán)限，代表其他用戶具有可寫入的權(quán)限。 write()函數(shù)用于文件的寫入使用，用法為write(int fd,const void *buf,size_t nbytes) write函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內(nèi)容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的字節(jié)數(shù).失敗時返回-1. 并設(shè)置errno變量. 在網(wǎng)絡(luò)程序中,當(dāng)我們向套接字文件描述符寫時有倆種可能. 1)write的返回值大于0,表示寫了部分或者是全部的數(shù)據(jù). 2)返回的值小于0,此時出現(xiàn)了錯誤.我們要根據(jù)錯誤類型來處理. 如果錯誤為EINTR表示在寫的時候出現(xiàn)了中斷錯誤. perror()函數(shù)用法為：perror ( const char * str )，用來將上一個函數(shù)發(fā)生錯誤的原因輸出到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備(stderr)。參數(shù) str所指的字符串會先打印出，后面再加上錯誤原因字符串。此錯誤原因依照全局變量errno(這里的說法不準(zhǔn)確,errno是一個宏,該宏返回左值) 的值來決定要輸出的字符串。 3.2.3 system 7 過程設(shè)計 關(guān)鍵代碼： int fd; chdir(“/tmp”);if(fd = open(hello.c,O_CREAT|O_RDWR,0600)0) . close(fd); 過程分析：先定義一個整形變量fd，使用chdir將當(dāng)前工作目錄改為/tmp目錄，再使用open函數(shù)新建hello.c文件（open函數(shù)參數(shù)說明請參照system6），其中flag參數(shù)設(shè)置為O_CREATE、O_TRUNC、O_WRONLY，文件權(quán)限設(shè)置為0600。4. 代碼測試與分析 4.1 shell 9 測試與分析由運(yùn)行截圖可知，此shell腳本成功完成了任務(wù)要求，能根據(jù)不同的輸入類型來輸出相應(yīng)的提示。除了能單個輸入以外，還能同時輸入多個不同的字符，根據(jù)輸入的字符類型輸出相應(yīng)的提示。 4.2 system6 測試與分析由運(yùn)行截圖可知，此system程序成功建立守護(hù)進(jìn)程，并在/tmp目錄下新建一個用戶權(quán)限為讀寫權(quán)限的dameon.log文件，并每次寫入一句話 4.3 system 7 測試與分析由運(yùn)行截圖可知，此system程序在tmp目錄下成功新建一個用戶權(quán)限為讀寫權(quán)限的hello.c文件。參考文獻(xiàn)1 張澤.Linx Shell編程的藝術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社, 2013：37-235.2 孟慶昌.Linux 教程 第三版M.北京：電子工業(yè)出版社, 2011：100-209.3 梁賢海.守護(hù)進(jìn)程的詳細(xì)總結(jié)EB/OL. /liangxanhai/article/details/7752898，2016-11-26/2016-12-16心得體會 這幾周的linux課程設(shè)計過程，讓我對linux有了更加深入的了解。盡管在學(xué)習(xí)中經(jīng)常會遇到各種各樣的問題，給課程設(shè)計的完成帶來一定的麻煩，但在解決問題的過程中，卻讓我學(xué)到了更多的知識，也鍛煉了自己的學(xué)習(xí)能力。在這次的課程設(shè)計的驅(qū)使下，我懂得了shell腳本編程的一些基礎(chǔ)知識和常用命令的使用，以及能夠獨(dú)立的寫出一些簡單的shell腳本文件。同時，在解決對shell 9中的輸入檢測問題中，我對正則表達(dá)式有了初步的認(rèn)識，并認(rèn)識到正則表達(dá)式的強(qiáng)大之處，相信這會對我以后學(xué)習(xí)具有積極的作用。在完成system題目設(shè)計過程中，讓我對linux下的c語言編程有了一定的認(rèn)識，掌握了如何使用gcc編譯程序已經(jīng)使用gdb調(diào)試程序。更難道的是，這次的課程設(shè)計讓我明白了什么是守護(hù)進(jìn)程，子進(jìn)程在創(chuàng)建過程中與父進(jìn)程產(chǎn)生的復(fù)雜的繼承關(guān)系，同時也讓我對linux的文件權(quán)限管理有了一定的認(rèn)識。附錄shell 9 代碼#!/bin/bashread awhile truedo if echo $a | grep -q 0-9a-zA-Z;then echo Punctuation, whitespace,