操作系統(tǒng)-Linux課程實驗報告

1、. .實驗1.1、1.2 Linux Ubuntu的安裝、創(chuàng)立新的虛擬機VMWare實驗1.3 Shell編程1.實驗目的與內容通過本實驗，了解Linux系統(tǒng)的shell機制，掌握簡單的shell編程技巧。編制簡單的Shell程序，該程序在用戶登錄時自動執(zhí)行，顯示某些提示信息,如“Wele to Linux, 并在命令提示符中包含當前時間、當前目錄和當前用戶名等根本信息。2.程序源代碼清單#include<stdio.h>#include<sys/wait.h> int main()printf("Hello Linuxn");int pid;int

2、 state;int pfd2;pipe(pfd);if (fork()=0)printf("In the grep progressn");dup2(pfd0,0);close(pfd0);close(pfd1);execlp("grep","grep","sh",0);perror("exelp grep error");esle if(fork()=0) printf("In the ps progressn");dup2(pfd1,1);close(pfd0);clo

3、se(pfd1);execlp("ps","ps","-ef",0);perror("execlp ps -ef");close(pfd1);close(pfd0);wait(&state);wait(&state);實驗2.3 內核模塊實驗步驟:(1).編寫內核模塊 文件中主要包含init_clock()，exit_clock()，read_clock()三個函數。其 中init_clock()，exit_clock()負責將模塊從系統(tǒng)中加載或卸載，以及增加或刪除模塊在/proc中的入口。read

4、_clock()負責產生/proc/clock被讀時的動作。(2).編譯內核模塊Makefile文件# Makefile under 2.6.25 ifneq ($(KERNELRELEASE),) #kbuild syntax. dependency relationshsip of files and target modules are listed here. obj-m := proc_clock.o else PWD := $(shell pwd) KVER ?= $(shell uname -r) KDIR := /lib/modules/$(KVER)/build all: $

5、(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -rf .* d *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions *.symvers *.order endif 編譯完成之后生成proc_clock.ko模塊文件。(3).內核模塊源代碼clock.c#include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/proc_fs.h> #include <linux/string.h> #include <linux

6、/vmalloc.h> #include <asm/uaccess.h> #define MODULE #define MODULE_VERSION "1.0" #define MODULE_NAME "clock" struct proc_dir_entry* my_clock; int read_clock(char* page, char* start, off_t off, int count, int* eof, void* data) int len; struct timeval xtime; do_gettimeofda

7、y(&xtime); len = sprintf(page, "%d %dn", xtime.tv_sec, xtime.tv_usec); printk("clock: read_func()n"); return len; struct proc_dir_entry *clock_proc_file; int init_clock(void) clock_proc_file =create_proc_read_entry("clock",0,NULL,read_clock,NULL); return 0; void exi

8、t_clock(void) remove_proc_entry("clock",clock_proc_file); module_init(init_clock) module_exit(exit_clock) MODULE_LICENSE("GPL");(4).編譯內核模塊# make (5) .加載內核模塊 在系統(tǒng)root用戶下運行用戶態(tài)模塊命令裝載內核模塊 # insmod proc_clock.ko(6).測試在終端中輸入以下命令： cat /proc/clock (7).卸載內核模塊在系統(tǒng)root用戶下運行用戶態(tài)模塊命令卸載內核模塊#rmmod

9、 proc_clock.ko 實驗2.4 系統(tǒng)調用實驗步驟:(1). 添加新調用的源代碼 在./linux-2.6.33.7/arch/x86/kernel/sys_i386_32.c中添加相應的調用代碼asmlinkage int sys_xwlcall(struct timeval *tv) struct timeval ktv; do_gettimeofday(&ktv); copy_to_user(tv,&ktv,sizeof(ktv); printk(KERN_ALERT"PID %ld called sys_xwlcall()./n",(long

10、)current->pid); return 0; (2). 連接系統(tǒng)調用 a、修改./linux-2.6.33.7/arch/x86/include/asm/unistd_32.h，在系統(tǒng)調用列表后面相應位置添加一行，這樣在用戶空間做系統(tǒng)調用時就不需要知道系統(tǒng)調用號了，如果在用戶空間指明了調用號，就可以省略這一步，實際上我就沒寫：#define _NR_xwlcall338 新增加的調用號位338 b、修改./linux-2.6.33.7/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S 在ENTRY(sys_call_table)清單最后添加一行，這步至關重要，3

11、38就是這里來的： .long sys_xwlcall (3). 重建新的Linux內核先安裝好編譯內核必要的軟件包：# sudo apt-get install build-essential kernel-package libncurses5-dev 復制當前內核的配置文件 # cp /boot/config-uname -r ./.config 保存配置文件# sudo make menuconfig 使用debian的的內核編譯方法，要簡單很多# sudo make-kpkg-initrd-initrd-append-to-version=xwlcallkernel_image ke

12、rnel-headers 運行以下deb包，安裝內核鏡像和模塊：linux-image-2.6.33.7xwlcall_2.6.33.7xwlcall-10.00.Custom_i386.deb運行以下deb包，安裝內核頭文件：linux-headers-2.6.33.7xwlcall_2.6.33.7xwlcall-10.00.Custom_i386.deb 運行以下命令，使內核啟動時能調用模塊，比方硬件驅動：# sudo update-initramfs -c -k 2.6.33.7xwlcall此次編譯的內核采用ubuntu默認配置文件，通用性非常好，可以拷貝到大局部x86機器上安裝。安

13、裝后系統(tǒng)自動會修改grub啟動選單。4. 重建引導信息 a、安裝deb包就自動重建引導信息了，無須另行處理。 b、如果仍然不放心，可以運行# update-grub5. 重新引導從新的內核進入6. 修改系統(tǒng)調用表 7. 測試實驗3.3 Shell編程實驗進程管理實驗1、實驗目的通過編寫shell程序，了解子進程的創(chuàng)立和父進程與子進程間的協(xié)同，獲得多進程程序的編程經歷。2、實驗內容1設計一個簡單的shell解釋程序，能實現(xiàn)根本的bsh功能。3、實驗原理 將每一條命令分子段壓入argv棧。然后再子進程中調用execvp()來實現(xiàn)該命令的功能。4、代碼源代碼清單#include <stdio.

14、h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define BUFFERSIZE 256 /最簡單的shell，只是簡單的執(zhí)行命令調用，沒有任何的其他功能 int main() char bufBUFFERSIZE,*cmd,*argv100; char inchar; int n,sv,buflength; int result; buflength = 0;for(;) printf("=> "); /處理過長的命令； inchar = getchar();/讀取命令 while (incha

15、r != 'n' && buflength < BUFFERSIZE ) bufbuflength+ = inchar; inchar = getchar(); if (buflength > BUFFERSIZE) printf("mand too long,please enter again!n"); buflength = 0; continue; else bufbuflength = '0' /解析命令行，分成一個個的標記 /char *strtok(char *s,char *delim) /分解字符

16、串為一組字符串。s為要分解的字符串，delim為分隔符字符串。 cmd=strtok(buf," tn"); if(cmd) if(strcmp(cmd,"exit")=0) exit(0); n=0; argvn+=cmd; while(argvn+=strtok(NULL," tn"); if(fork()=0) execvp(cmd,argv); fprintf(stderr,"sxh:%s:mand not found.n",buf);/如果子進程順利執(zhí)行，這段話是不會執(zhí)行的 exit(1); wait(&

17、amp;sv); buflength = 0; 實驗內容2編寫一個帶有重定向和管道功能的Shell1.設計思路通過fork創(chuàng)立子進程，用execvp更改子進程代碼，用wait等待子進程完畢。這三個系統(tǒng)調用可以很好地創(chuàng)立多進程。另一方面，編寫的Shell要實現(xiàn)管道功能，需要用pipe創(chuàng)立管道使子進程進展通信。2.源代碼清單#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <ftl.h> #define BUFFERSIZE256 /具有輸入輸出重定向的功能 和管道

18、功能 int main() char buf256,*buf2,*cmd,*cmd2,*argv64,*argv264,*infile,*outfile; char inchar; int n,sv,buflength,fd2; for(;) buflength = 0; printf("=> "); inchar = getchar(); while (inchar != 'n' && buflength < BUFFERSIZE ) bufbuflength+ = inchar; inchar = getchar(); if

19、(buflength > BUFFERSIZE) fprintf(stderr,"mand too long,please enter again!n"); buflength = 0; continue; else bufbuflength = '0' /檢查是否具有管道操作符 /strstr()在字符串中查找指定字符串的第一次出現(xiàn)，buf2指向管道符號前端的命令 buf2=strstr(buf,"|"); if(buf2) *buf2+='0' else /否那么查看是否具有重定向的操作符 infile=strs

20、tr(buf,"<"); outfile=strstr(buf,">"); if(infile) *infile='0' infile=strtok(infile+1," tn"); if(outfile) *outfile='0' outfile=strtok(outfile+1," tn"); /解析命令行，分成一個個的標記 cmd=strtok(buf," tn"); /執(zhí)行管道命令 if(buf2) if(strcmp(cmd,"ex

21、it")=0) exit(0); if(!cmd) fprintf(stderr,"mand token error.n"); exit(1); n=0; /管道后端的命令 argvn+=cmd; while(argvn+=strtok(NULL," tn"); /管道前端的命令 cmd2=strtok(buf2," tn"); if(!cmd2) fprintf(stderr,"mand token error.n"); exit(1); n=0; argv2n+=cmd2; while(argv2n+

22、=strtok(NULL," tn"); pipe(fd); if(fork()=0) dup2(fd0,0); /dup2 復制文件句柄，將fd0復制到描述符0。close(fd0); close(fd1); execvp(cmd2,argv2); fprintf(stderr,"* bad mandn"); exit(1); else if(fork()=0) dup2(fd1,1); close(fd0);close(fd1); execvp(cmd,argv); fprintf(stderr,"* bad mandn"); e

23、xit(1); close(fd0); close(fd1); wait(&sv); wait(&sv); buflength = 0; /如果沒有管道命令,如果有重定向就執(zhí)行重定向操作，如果沒有重定向就當作普通shell命令執(zhí)行 else if(cmd) if(strcmp(cmd,"exit")=0) exit(0); n=0; argvn+=cmd; while(argvn+=strtok(NULL," tn"); if(fork()=0) int fd0=-1,fd1=-1; if(infile) fd0=open(infile,

24、O_RDONLY); if(outfile) fd1=open(outfile,O_CREAT|O_WRONLY,0666); if(fd0!=-1) dup2(fd0,0);/dup2 復制文件句柄，將fd0復制到描述符0。 if(fd1!=-1) dup2(fd1,1);/dup2 復制文件句柄，將fd1復制到描述符1。 close(fd0); close(fd1); execvp(cmd,argv); fprintf(stderr,"* Bad mandn"); exit(1); wait(&sv); buflength = 0; /for 實驗4.1 觀察實

25、驗(存儲管理實驗)1.實驗步驟 (1)、安裝GDB (2)、編寫觀測程序(3)、按照指令手冊進展觀察操作2.觀測程序源代碼#include<stdio.h> #include<stdlib.h> char str50 = "Hello Linux." int main() int num = 10; while(num-) printf("%sn",str); /gcc -g -o testing testing.c3.實驗結果及分析(1).Gdb程序觀察一個程序文件的內容和構造結果截圖：(2).GDB觀察程序內存映象的內容和構造

26、(3).在Linux下，用free 和vmstat命令觀察內存使用情況(4).在Linux下，查看/proc與內存管理相關的文件，并解釋顯示結果實驗5.1 觀察實驗進程通信在Linux下，用ipcs()命令觀察進程通信情況，了解Linux根本通信機制實驗結果截圖：實驗6.3 IO系統(tǒng)編程實驗1、實驗目的編寫一個daemon進程，該進程定時執(zhí)行 ps命令，然后將該命令的輸出寫至文件F1尾部。通過此實驗，掌握Linux I/O系統(tǒng)相關內容。2、實驗內容編寫一個daemon進程，該進程定時執(zhí)行 ps命令，然后將該命令的輸出寫至文件F1尾部。3、實驗原理在這個程序中，首先fork一個子程序，然后，關閉

27、父進程，這樣，新生成的子進程被交給init進程接收，并在后臺執(zhí)行。新生成的子進程里，使用system系統(tǒng)調用，將ps的輸出重定向，輸入到f1.txt里面。4、實驗步驟編寫daemon.c代碼如下：#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main(int argc,char* argv) int i,p; p = fork(); if(p > 0) exit(0); else if(p = 0) for(i = 0; i < 100; i+) sleep(100); system("ps > f1.tx

28、t"); else perror("Create new process!"); return 1; 編譯程序# gcc -o daemon daemon.c執(zhí)行程序 # ./daemon實驗7.1 代碼分析(文件系統(tǒng)管理實驗)1.實驗目的了解與文件管理有關的Linux內核模塊的代碼構造。2.實驗結果源代碼分析A. 創(chuàng)立文件模塊分析5780 /*creat system call */ 5781 Creat() 5782 5783 resister *ip; 5784 extern uchar; 5785 5786 ip = namei(&uchar,1)

29、; 5787 if(ip = NULL) 5788 if(u.u_error) 5789 return; 5790 ip = maknode(u.u_arg1&07777&(ISVTX); 5791 if (ip = NULL) 5792 return; 5793 open1(ip,FWRITE,2); 5794 else 5795 open1(ip,FWRITE,1); 5796 第 5786：“namei( 7 5 1 8 )將一路徑名變換成一個“inode指針。“uchar是一個過程的名字，它從用戶程序數據區(qū)一個字符一個字符地取得文件路徑名。 5787：一個空“inode

30、指針表示出了一個錯，或者并沒有具有給定路徑名的文件存在。 5788：對于出錯的各種條件，請見 UMP 的 CREAT(II)。 5790：“maknode( 7455)調用“ialloc創(chuàng)立一內存“ inode，然后對其賦初值，并使其進入適當的目錄。注意，顯式地去除了“粘住位( ISVTX)。 B. 刪除文件 rm 模塊分析3510 unlink() 3511 3512 resister *ip,*pp;3513 extern uchar; 3514 3515 pp = namei(&uchar,2); 3516 if (pp =NULL) 3517 return; 3518 prel

31、e(pp); 3519 ip = iset(pp ->dev,u.u_dent.u_ino); 3520 if (ip = NULL) 3521 panic (*unlink iset *); 3522 if (ip ->i_mode%IFMT) = IFDIR && !suser() 3523 goto out; 3524 u.u_offset1 = - DIRSIZ+2; 3525 u.ubase = &u.u_dent; 3526 u.ucount = DIRSIZE +2; 3527 u.u_dent.u_ino = 0; 3528 writei(p

32、p); 3529 ip ->i_nlink-; 3530 ip->i_flag =! IUPD; 3531 3532 out: 3533 iput(pp); 3534 iput(ip); 3535 新文件作為永久文件自動進入文件目錄。關閉文件不會自動地造成文件被刪除。當內存“ inode項中的“ i _ nlink字段值為 0 并且相應文件未被翻開時，將刪除該文件。在創(chuàng)立文件時，該字段由“ maknode賦初值為 1。系統(tǒng)調用“ link( 5941 )可將其值加1，系統(tǒng)調用“unlink( 3529 )那么可將其值減 1。創(chuàng)立臨時“工作文件的程序應當在其終止前執(zhí)行“ unlink

33、系統(tǒng)調用將這些文件刪除。 注意，“unlink系統(tǒng)調用本身并沒有刪除文件。當引用計數( i _ count )被減為 0 時(7350、7362)，才刪除該文件。 為了減少在程序或系統(tǒng)崩潰時遺留下來的臨時文件所帶來的問題，程序員應當遵守以下約定： (1) 在翻開臨時文件后立即對其執(zhí)行“ unlink操作。 (2) 應在“tmp目錄下創(chuàng)立臨時文件。在文件名中包括進程標識數就可構成一惟一文件名 C. 讀寫模塊分析5711 Read( ) 5712 5713 rdwr(FREAD); 5714 5720 Write( )5721 5722 rdwr(FWRITE); 5723 5731 rdwr(m

34、ode) 5732 5733 resister *fp,m; 5734 5735 m = mode; 5736 fp = setf(u.u_argR0); 5737 if (fp =NILL) 5738 return; 5739 if (fp ->f_flag&m =0) 5740 u.u_error = EBADF; 5741 return; 5742 5743 u.u_base = u.u_arg0; 5744 u.u_count = u.u_arg1; 5745 u.u_segflg = 0; 5746 if(fp ->f_flag&FPIPE) 5747 i

35、f(m = FREAD) 5748 readp(fp);else 5749 writep(fp); 5750 else 5751 u.u_offset1 = fp ->f_offset1; 5752 u.u_offset0 = fp ->f_offset0; 5753 if (m = FREAD) 5754 readi(fp ->f_inode);else 5755 writei(fp ->f_inode); 5756 dpadd(fp ->f_offset,u.u_arg1 u.u_count; 5757 5758 u.u_ar0R0 = u.u_arg1 u.u_count; 5759 “read系統(tǒng)調用的