操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)學(xué)期 2015 至 2016 學(xué)年，第 1 學(xué)期學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 開(kāi) 課 系 計(jì)算機(jī)系 操作系統(tǒng)課程組制操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間：2016/1/10一、 課程設(shè)計(jì)目的與要求需要完成的內(nèi)容：（1） 安裝虛擬機(jī)：Vmware、Vmware palyer (free)（推薦）、Virtualbox（推薦）、VMLite、Xen、Virtuozzo、KVM（2） 安裝和使用Linux（推薦SUSE）（注意包含內(nèi)核源碼和內(nèi)核開(kāi)發(fā)工具等）（3） Linux內(nèi)核源代碼配置和重編（4） 找到VF

2、S和一個(gè)具體文件系統(tǒng)的源代碼（ext3或ext4）（5） 讀懂VFS和具體文件系統(tǒng)如何關(guān)聯(lián)（如何體現(xiàn)virtual file switch）（6） 找到具體文件系統(tǒng)的read或write函數(shù)，使用printk（使用方法和printf一樣）向后臺(tái)打印文件讀寫(xiě)信息。（read或write函數(shù)選一個(gè)即可）（7） 使用dmesg c查看后臺(tái)的輸出?？梢愿郊拥墓δ埽?） 復(fù)制ext3或ext4的源代碼（注意與當(dāng)前使用的文件系統(tǒng)有區(qū)別），修改Makefile文件，使用模塊編譯方式（9） 修改ext3或ext4的源代碼，實(shí)現(xiàn)新的文件系統(tǒng)。（至少需要修改文件系統(tǒng)的名稱，最好能對(duì)文件寫(xiě)操作向系統(tǒng)后臺(tái)打印出信息。

3、）（10） 動(dòng)態(tài)加載和卸載新的文件系統(tǒng)。二、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（1） 安裝虛擬機(jī)（2） 安裝和使用Linux（3） Linux內(nèi)核源代碼配置和重編（4） 提取并動(dòng)態(tài)加載和卸載新的文件系統(tǒng)三、 課程設(shè)計(jì)設(shè)備與環(huán)境設(shè)備信息：PC虛擬機(jī)：VM11四、 設(shè)計(jì)正文（包括分析與設(shè)計(jì)思路、各模塊流程圖、帶注釋的主要算法源碼、內(nèi)核編譯過(guò)程以及動(dòng)態(tài)模塊加載過(guò)程等，如有改進(jìn)或者拓展，請(qǐng)重點(diǎn)用一小節(jié)進(jìn)行說(shuō)明）（1）安裝虛擬機(jī)（2）安裝和使用Linux（推薦SUSE）（注意包含內(nèi)核源碼和內(nèi)核開(kāi)發(fā)工具等）安裝OpenSUSE，并下載相近版本的內(nèi)核源碼初始內(nèi)核版本下載的源代碼包（3）Linux內(nèi)核源代碼配置和重編利用vmto

4、ols（虛擬機(jī)提供的可以在宿主機(jī)和虛擬機(jī)之間自由復(fù)制文件的工具）將內(nèi)核源碼包復(fù)制進(jìn)虛擬機(jī)，解壓到/home/a123/linux-3.12.51*因?yàn)榉峙涞拇疟P(pán)空間比較小，所以沒(méi)有按照慣例把內(nèi)核源碼放在/usr/src目錄下（如果放在這里，會(huì)出現(xiàn)空間不足的情況）附：磁盤(pán)分配情況/swap（交換分區(qū)） 2.4G/（根目錄） 11G/home（用戶目錄） 13G解壓好的內(nèi)核源碼文件在編譯前需要稍作修改（6），并且缺乏一個(gè)config文件告訴編譯器編譯哪些功能。Config文件可以用make menuconfig命令生成，但是需要自己選擇相應(yīng)的功能，太過(guò)復(fù)雜，這里有一個(gè)簡(jiǎn)便的方法因?yàn)橄螺d的內(nèi)核源碼是

5、相近的版本，所以可以使用現(xiàn)有版本的config文件，該文件在/boot目錄下使用cp /boot/config-3.11.6-4-desktop .config命令將此文件復(fù)制過(guò)來(lái)注意：應(yīng)當(dāng)在內(nèi)核所在的文件目錄下使用此命令復(fù)制成功執(zhí)行 make menuconfig命令，進(jìn)入選擇界面，直接保存退出即可雖然新版本的Linux可以直接執(zhí)行make一步完成所有的編譯工作，但此次課程設(shè)計(jì)仍然采用以前的編譯的方式1. 執(zhí)行 make bzImage命令編譯壓縮的內(nèi)核編譯完成2. 執(zhí)行 make modules命令編譯模塊3. 執(zhí)行 make modules_install命令安裝模塊注：在make me

6、nuconfig時(shí)我在General setup中把版本號(hào)改過(guò)4. 執(zhí)行 make install命令安裝新內(nèi)核5. Reboot重啟說(shuō)明內(nèi)核修改安裝完畢，成功（4）找到VFS和一個(gè)具體文件系統(tǒng)的源代碼（ext3或ext4）VFS：虛擬文件系統(tǒng)，顧名思義。它為應(yīng)用程序員提供一層抽象，屏蔽底層各種文件系統(tǒng)的差異。Linux的文件系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮姆绞皆O(shè)計(jì)，這使得Linux的文件系統(tǒng)非常容易擴(kuò)展，我們可以非常容易將一個(gè)新的文件系統(tǒng)添加到Linux中。在此主要對(duì)象之一super_block位于中代碼量巨大，此為部分代碼Ext4在fs文件夾下的ext4文件夾內(nèi)此處打開(kāi)file.c用vim打開(kāi)file.

7、c部分代碼如下（5） 讀懂VFS和具體文件系統(tǒng)如何關(guān)聯(lián)（如何體現(xiàn)virtual file switch）在（4）中已經(jīng)提到，VFS是C語(yǔ)言寫(xiě)的一個(gè)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，比如我們要調(diào)用alloc_inode方法： sb-s_op-alloc_inode(sb)。這里與面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的差別是，面向?qū)ο笳Z(yǔ)言里實(shí)例方法可以訪問(wèn)到this，這樣就可以訪問(wèn)到自身的所有成員，但是在C里卻做不到，所以需要將自身作為參數(shù)傳入到函數(shù)中、圖一表示了對(duì)文件寫(xiě)操作的調(diào)用過(guò)程（6） 找到具體文件系統(tǒng)的read或write函數(shù)，使用printk（使用方法和printf一樣）向后臺(tái)打印文件讀寫(xiě)信息。（read或write函數(shù)選一個(gè)即

8、可）因?yàn)長(zhǎng)inux系統(tǒng)對(duì)文件的操作是通過(guò)函數(shù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以在此我修改的是vfs這一層，找到fs，目錄下的read_write.c并打開(kāi)找到do_sync_read函數(shù)，在其返回前加入printk語(yǔ)句（7） 使用dmesg c查看后臺(tái)的輸出。（8） 復(fù)制ext3或ext4的源代碼（注意與當(dāng)前使用的文件系統(tǒng)有區(qū)別），修改Makefile文件，使用模塊編譯方式（9） 修改ext3或ext4的源代碼，實(shí)現(xiàn)新的文件系統(tǒng)。（至少需要修改文件系統(tǒng)的名稱，最好能對(duì)文件寫(xiě)操作向系統(tǒng)后臺(tái)打印出信息。）使其在加載和卸載的時(shí)候能夠printk到buffer緩沖中（10） 動(dòng)態(tài)加載和卸載新的文件系統(tǒng)。使用insmo

9、d語(yǔ)句加載使用lsmod語(yǔ)句加載加載成功接下來(lái)使用dmesg 查看緩沖區(qū)內(nèi)容成功接下來(lái)使用rmmod語(yǔ)句卸載模塊成功五、 課程設(shè)計(jì)結(jié)果及分析課程設(shè)計(jì)結(jié)果：成功分析：Linux文件系統(tǒng)使用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，保證了其對(duì)用戶的透明，VFS層實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的無(wú)關(guān)性，增加了系統(tǒng)對(duì)不同文件系統(tǒng)的兼容性。六、 總結(jié)與進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)想總結(jié)：1.編譯內(nèi)核的時(shí)候，可以使用make XXX j8這樣可以開(kāi)啟多線程編譯（我的虛擬機(jī)分配的是8核心），加快編譯速度2.printk語(yǔ)句我寫(xiě)的是printk（”DoingRead”）;本意是利用printk的優(yōu)先級(jí)，將其輸出到用戶態(tài)的控制臺(tái)，結(jié)果語(yǔ)法錯(cuò)誤，并沒(méi)有輸出到

10、控制臺(tái)改進(jìn)設(shè)想：修改的文件前加上語(yǔ)句，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制臺(tái)的輸出#define KERN_EMERG 0（因?yàn)槿鄙龠@個(gè)宏，導(dǎo)致系統(tǒng)并沒(méi)有理解我的0是什么意思）七、 答辯（或匯報(bào)）記錄（包括問(wèn)題和答案，每個(gè)人不少于3個(gè)）1. 顯示內(nèi)核版本2. 使用dmesg c命令3. 加載新模塊八、 參考文獻(xiàn)1. 鳥(niǎo)哥的Linux私房菜2. 百度百科：printk概述/link?url=Kv5e2xb9thGENkIvSQmjpkYb8kbKoNvEhmt2oICTmDAn0wj2YADVf8dsrzBtz2fRt0uwa_3joQ-o40wKwwL68a3. Linux虛擬文件系統(tǒng)(VFS)/yuyijq/archive/2013/02/24/.html4. LinuxEXT