操作系统实验说明版.docx
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操作系统实验说明版
操作系统实验说明书
操作系统课程组
2008-10修订
实验内容：
LINUX系统通过全世界众多软件高手，特别是Linus本人的不懈努力，使Linux能支持多种硬件平台（X86、Alpha、PowerPC、SPARC、ARM），至今已发展成为主流操作系统的一员。
随着Linux的优良性能不断显现，IBM、Intel、Sun等不少商业科技巨头纷纷涉足Linux.
今天，操作系统正向着大型和微型两个不同的方向发展着。
大型系统的典型是分布式操作系统和集群操作系统，而微型系统的典型则是嵌入式操作系统。
应该说Linux为操作系统研究者提供了新理论、新方法、新技术的实践和验证平台，同时反过来促进了操作系统的不断发展，因而可以说Linux特别适合于操作系统课程的教学，在Linux上的实验主要分成3个部分
1．LINUX基本命令
2．LINUX下VI操作
3．VI下系统调用及进程通信等程序设计
实验（12学时）
一、 实验目的
通过实验，使学生加深对《操作系统》课程部分理论知识的理解，并了解当今流行的LINUX操作系统的操作命令，以及其下有关进程、线程的程序设计。
二、实验内容和学时安排
实验内容
课时
实验一
LINUX基本命令及vi下编程环境
3
实验二
LINUX下VI基本操作
3
实验三
进程/线程通信与程序设计
6
三、 实验内容
实验一LINUX基本命令及编程环境
1. 实验的基本目的
通过上机操作，了解linux操作系统的特点，及常用命令。
linux是一个分时、多用户、多任务的操作系统。
它具有精简的核心。
linux提供两种用户界面：
一种是交互命令，即用户在终端上通过使用命令交互调用核外程序；另一种是系统调用，即用户编写程序时通过使用C语言的函数调用来调用系统核心功能。
本实验熟悉Linux操作环境，及Linux各类命令基本操作的使用方法。
2．LINUX基本命令
命令
解释
用法
举例
ls
显示某一个目录下的内容（文件和目录）
用法：
ls或者ls目录
ls后为空时表示显示当面目录下的内容。
可以在ls后面加上所要查看的目录路径名称
ls
ls/
ls/home/
ls/etc/sysconf
ls-l
详细显示
用法：
ls–l或者ls–l目录
注：
l为字母，不是数字1。
ls-l
ls–l/home
ls-a
显示所有的文件
用法：
ls–a或者ls–a目录
以.开始的文件为隐藏文件，此时也会显示，其他情况下不显示
ls–a
ls–la/etc/
cp
复制文件
用法：
cp原文件目标文件
注：
文件可以加上路径名
cp/home/lion/test1/home/lion/test/test2
cp-r
复制整个目录
用法：
cp–r原目录目标目录
注：
目录下的所有文件都会复制
cp/home/lion/mjli/home/lion/test/mjli2
mv
移动文件或者目录
和cp用法类似，但是移动后，原文件或者目录不存在。
注：
移动目录时不用-r参数
mv/home/lion/test1/home/lion/test2
mv/home/lion/mjli/home/lion/mjli2
touch
创建文件
用法：
touch文件名
touch/home/lion/test1
mkdir
创建目录
用法：
mkdir目录名
touch/home/lion/mjli
rm
删除文件
用法：
rm文件名
rm/home/lion/test1
rm-r
删除目录
用法：
rm–r目录名
rm–r/home/lion/mjli2
rmdir
删除空的目录
用法：
rmdir目录名
注：
此目录必须为空，否则无法删除
rmdir/home/lion/mjli2
cd
改变目录路径
用法：
cd目录名
cd/etc
cd/home/lion
cd..
到上一层目录中
用法：
cd..
cd..
cd/
到根目录下
用法：
cd/
cd/
pwd
显示当前的目录路径
用法：
pwd
pwd
cat
查看文件内容
用法：
cat文件名
cat/home/lion/test1
可以没有文件名，表示接收键盘，以ctrl+C结束
more
查看较长内容的文件
用法：
more文件名
注：
在显示中，按空格键滚动一页，按回车键滚动一行，按q键退出
more/home/lion/test2
less
查看较长内容的文件
与more用法类似。
Pgup、Pgdown，y向上滚动一行
less/home/lion/test2
psaux
查看系统的进程
注意：
参数aux最好一起使用
psaux
w
显示在线用户信息
用法：
w
注：
比命令who的信息详细
w
who
top
显示系统任务信息，包括cpu、内存等
用法：
top
top
mesg
是否接受其他人的write信息
用法：
mesgy或者mesgn
注：
y为接受，n为不接受。
mesgy
mesgn
write
传送信息给其他用户
用法：
write用户或者write用户TTY。
注：
TTY用于有区别多个同样的用户，可由w命令来获取。
writelion
writelionpts/2
Ctrl+C退出
passwd
修改密码
用法：
passwd
注：
超级用户可修改其他用户密码，此时为passwd用户
passwd
du
显示目录下的各个文件的占用磁盘情况（包括子目录下文件）
用法：
du目录名
注：
无目录名时为当前目录
du
du/home/lion
du-s
显示目录下的所有文件的大小
用法：
du–s目录名
注：
无目录名时为当前目录
du–s
du–s/home/lion
date
显示系统日期和时间
用法：
date
date
uptime
显示系统运行时间
用法：
uptime
uptime
clear
清除当前屏幕
用法：
clear
clear
wc
统计文件，给出文件的行数、字数、字符数
用法：
wc文件名
wc/home/lion/test1
grep
过滤文本
和其他命令连用，如
ls|grepsring为只显示具有string的行
cat文件名|grepstring为只显示文件中具有string的行
ls–l|grepstring
cat/home/lion|grephehe
psaux|greptest1
grep–n
过滤文本，把所找到的行在行前加上行号列出
用户与grep类似，加上参数即可
ls–l|grep–nstring
psaux|grep-ntest1
grep–v
过滤文本，把不包含给定string的行列出
用户与grep类似，加上参数即可
ls–l|grep–vstring
psaux|grep–vtest1
grepstring-r
搜索文本
用法：
grepstring–r目录名
在给定目录下搜索所有文件中含有string的行
注：
也可加-n–v参数。
grepstring–r/
grephehe–r/home/lion
df
查看系统硬盘信息
用法：
df
df
free
查看系统内存信息
用法：
free
free
ping
查看与对方机器是否连接
用法：
pingIP地址或者域名
ping
ping202.38.64.1
echo
回应输入内容
用法：
echostring
注：
结果将显示string
echohello
echohehe
whoami
显示当前正在进行操作的用户名
用法：
whoami
whoami
exit
退出登录系统
用法：
exit
exit
ctrl+C
中止程序执行
用法：
ctrl+C
ctrl+C
ctrl+D
退出系统
用法：
ctrl+D
ctrl+D
chmod
详见下面说明
chmod为改变文件权限。
在linux中，一个文件上有可读（r）可写（w）可执行（x）三种模式，分别针对该文件的拥有者（onwer）、同组者（group），和其他人（other）。
一个文件如果改成可执行模式则系统就将其视为一个可执行文件，而一个目录的可执行模式代表使用者有进入该目录之权利。
chmod就是用来变更一些文件的模式，其使用方式如下：
chmod[-R]mode文件名
-R将所有子目录及文件改为你所要改成的模式。
其中模式即可以用数字表示也可以用字母表示，分别表示如下：
1）数字
按照拥有者、同组者、其他人的顺序，给出一个三位的数字，r为4，w为2，x为1，例如765第一个数字7表示拥有者具有r+w+x的权限（7=4+2+1），第二个数字6表示同组者具有r+w权限（6=4+2），第三个数字5表示其他人具有r+x权限（5=r+x）。
用法：
chmod765文件名
可将其中的数字更改为所需要的权限即可。
2）字母
用法：
chmod[ugo]+/-[rwx]文件名
例如：
chmodu+r/home/lion/test1
chmodug+rx/home/lion/mjli/
其中[]可以同时出现，其意义分别如下：
+或-
r
w
x
u
u+r,u-r表示拥有者拥有或者取消可读权限
同理
同理
g
g+r,g-r表示同组者拥有或者取消可读权限
同理
同理
o
o+r,o-r表示其他人拥有或者取消可读权限
同理
同理
*其他特别命令：
解释
>
输出由屏幕重定向到文件中，文件原来内容被清空
用法：
命令>文件名
注：
命令可以为以上的命令，文件名可有目录路径
ls–l>/home/lion/result
>>
输出由屏幕重定向到文件的末尾中，文件原来内容被保留
类似>，只是保留了原文件的内容。
ls–l>>/home/lion/result
<
输入重定向，由文件的内容代替键盘输入
用法：
命令<文件名
注：
命令可以为以上的命令，文件名可有目录路径
wc
|
连接两个命令（前一个命令的结果作为后一个命令的输入）
用法：
命令|命令
ls--help|more
ls|grephello
ls|wc
.
当前目录
用法：
./文件或者目录
ls./
cp/home/lion/mjli./test/
..
上一目录
用法：
../文件或者目录
cd..
cp../test1./home/lion/
&
命令作为后台命令执行
用户：
命令&
gw03test&
说明：
1）大部分命令带很多选项，大部分选项在字符前面带有“–”，只是命令不同，所具有的选项参数不同，可以通过man，或info命令查看全部选项及说明，：
q键退出
2）通配符*，？
：
*表示任意字符+任意个数；？
表示任意1个字符。
3）LINUX命令多达上百，本实验仅给出了一些常用的命令和举例选项供简单了解和练习。
需要更多的了解LINUX，可以到中国IT实验室上，或其它网站查询。
3．部分命令练习：
1）用pwd命令查看当前所在的目录。
2）用ls命令列出此目录下的文件和目录。
3）用－a选项列出此目录下包括隐藏文件在内的所有文件和目录，其命令为_____ls-a__。
4）用man命令查看ls命令的使用手册，其命令为:
_____。
5）在当前目录下，创建测试目录test，其命令为:
______。
6）利用ls命令列出文件和目录，确认test目录创建成功。
7）进入test目录，查看当前目录的命令为:
__cdtest____。
8）用cp命令复制系统文件/etc/profile到当前目录下，其命令为:
_______。
9）复制文件profile到一个新文件profile.bak，作为备份，其命令为:
___cpprofileprofile/bak______
10）用less命令分屏查看文件profile的内容，注意练习less命令的各个子命令，例如b、p、q等
11）用grep命令在profile文件中对关键字then进行查询，其命令为:
______
12）删除文件newfile，显示当前目录下文件列表，回到上层目录。
Rmnewfile
13）把一个文件filename移动到test目录下其命令为________。
13）显示当前目录下的文件和目录列表，确认移动成功。
14）进入test目录，显示目录中的文件列表。
15）显示当前目录下文件和目录列表，复制test目录为testbak作为备份。
16）删除test子目录下的所有文件，其命令为：
____________。
*任意选择其中8个（抄题，给出答案，即命令形式）作为实验报告部分。
实验二vi基本操作：
1．进入vi命令格式：
vi[选项][文件名…]
vifilename:
打开或新建文件，并将光标置于第一行首
vi+nfilename：
打开文件，并将光标置于第n行首
vi+filename：
打开文件，并将光标置于最后一行首
vi+/patternfilename：
打开文件，并将光标置于第一个与pattern匹配的串处
vi-rfilename：
在上次正用vi编辑时发生系统崩溃，恢复filename
vifilename....filename：
打开多个文件，依次进行编辑
2．vi的基本命令：
最后行模式
命令
解释
:
x
保存之后退出
:
wq
保存之后退出
:
w
保存文件，不退出
:
q
退出
:
q!
不存盘就退出
:
setnumber
在每行开始显示行数
命令模式
命令
解释
h，←
光标左移
j，↓
光标下移
k，↑
光标上移
L，→
光标右移
0（数字0）
d0
光标移到本行的开头
光标删到本行的开头
$
d$
光标移到本行的末尾
光标删到本行的末尾
a
在当前位置之后添加
i
在当前的位置前面插入
o
在当前行的下面建一个新行
O
在当前行的上面建一个新行
数字G
跳至第“数字”行（无数字时跳到文件末尾）
数字yy
复制多少行（无数字时复制光标行）
数字dd
删除多少行（无数字时删除光标行）
p
在当前行的下面粘贴
u
撤消上一次的命令操作（可撤销多次操作）
D
从光标位置删除到本行行末
x
删除当前字符
X
删除前一个字符
Ctrlf下移一屏，通常是24行
Ctrlb上移一屏，通常是24行
Ctrld下移半屏，通常是12行
Ctrlu上移半屏，通常是12行
[n]G光标移动到缓冲区中第n行（省略时，末行）的首非空白字符处
:
nu显示当前行
/字符串向后查询指定的字符串，光标定位到行首
?
字符串向前查询指定的字符串，光标定位到行首
3．vi的几种模式转换
Vi编辑器的三种工作模式之间的转换如图所示。
4．vi编辑C源程序后的编译：
gcc的基本用法
gcc[options][filenames.c]
GCC选项
GCC有超过100个的编译选项可用。
这些选项中的许多你可能永远都不会用到,但一些主要的选项将会频繁用到，最主要的是-o选项。
当你不用任何选项编译一个程序时,GCC将会建立（假定编译成功）一个名为a.out的可执行文件。
GCC同样有指定编译器处理多少的编译选项。
-c选项告诉GCC仅把源代码编译为目标代码而跳过汇编和连接的步骤。
这个选项使用的非常频繁因为它使得编译多个C程序时速度更快并且更易于管理。
缺省时GCC建立的目标代码文件有一个.out的扩展名。
例1：
gcctest.c
这样将编译出一个名为a.out的程序；
例2：
gcc-orun.outcount.c
这样将编译出一个名为run.out的程序
注意：
当使用-o选项时,-o后必须跟一个可执行（后缀为.out）文件名。
5．vi编辑C源程序后的运行
运行可执行文件命令形式：
·/文件名（全称）
实验三程序设计
1． 进程的创建
实验的基本目的是通过对进程的创建、控制和通信的设计达到下述目的：
●加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
●进一步认识并发执行的概念，区别顺序执行和并发执行。
1）例子1-1.系统调用fork（）
//#include
//#include
#include
main （）
{
pid_t（改为int） pid;/*pid_t是short类型*/
pid=fork（）;
if （pid < 0）
printf（"error in fork!
"）;
else if （pid == 0）
printf（"i am the child process, my process id is %d\n",getpid（））;
else
printf（"i am the parent process, my
process id is %d\n",getpid（））;
}
2）例子1-2.系统调用fork（）
#include
#include
main （）
{charch; pid_t（改为int） pid;
pid=fork（）;
if （pid < 0） printf（"error in fork!
"）;
else
if （pid == 0）{
while（（ch=getchar（））!
=‘c’）/*判断当前键入的是否为c*/
{printf（"child processid is %d\n",getpid（））;
sleep
（1）;}exit（pid）;}
else
{while（（ch=getchar（））!
=‘p’）/*判断当前键入的是否为p*/
{printf（"parent process id is %d\n",getpid（））;
sleep
（1）;}exit（pid）可删掉或改为exit（getpid（））;}
}
*3）改动1）的源程序，在子进程执行部分再创建一个子子进程。
2． 通过管道的进程通信
实验的基本目的是通过进程的创建、管道的设置，实现进程间通过管道进行通信的目的，了解在LINUX下进程间通过管道通信的基本程序设计过程。
#include
intpipe（intp[2]）;
如果正常,返回0,有错则返回-1.
pipe（）把p[]与两个文件描述符紧密联系起来:
p[0]用于从管道读
p[1]用于向管道写
1）例子2-1.利用pipe（）和fork（）
#include
#include
#include
#include
#defineMSGSIZE16/*正文+空*/
char*msg1=“hello,world#1”;
char*msg2=“hello,world#2”;
char*msg3=“hello,world#3”;
intmain（）
{charinbuf[MSGSIZE];
intp[2],i,pid;
if（pipe（p）<0）/*打开管道*/
{perror（“pipeerror!
”）;/*无法打开一个管道错*/
exit
（1）;}
if（（pid=fork（））<0）{perror（“fork”）;
exit
（2）;}
if（pid>0）/*父进程*/
{close（p[0]）;/*关闭读端（连接）*/
write（p[1],msg1,MSGSIZE）;
write（p[1],msg2,MSGSIZE）;
write（p[1],msg3,MSGSIZE）;
wait（（int*）0）;什么意思？
}
if（pid==0）/*子进程*/
{close（p[1]）;/*关闭写端*/
for（i=0;i<3;i++）{
read（p[0],inbuf,MSGSIZE）;
printf（“%s\n”,inbuf）;
}
}
return0;
}
注意:
（1）图示:
关闭一个方向
（2）管道的大小（Size）
每个管道都有一个大小限制
通常大约为5k（5120）个字节
（3）写问题
●write（）将被挂起（阻塞）
如果管道中无法存放正文（容量不够），可能在写的过程中发生阻塞
●如果向一个没有读连接的管道写,将返回-1,且errno被置成EPIPE.
errno是一个全局变量.
（4）读问题
read（）将被阻塞
如果管道空,且有一个写连接开放，read（）将返回0。
如果为空,且没有任何写连接，就此,读进程可以知道通信结束。
2）例子2-2.pipe（）下的生产与消费者问题
#include"sys/types.h"
#include"sys/file.h"
#include"unistd.h"
charr_buf[4];//读缓冲
charw_buf[4];//写缓冲
intpipe_fd[2];
pid_tpid1,pid2;
intproducer（intid）;
intconsumer（intid）;
inti,pid,status;/*status用来表示进程退出的状态*/
main（）
{if（pipe（pipe_fd）<0）
{printf（"pipecreateerror\n"）;exit（-1）;}
else{printf（"pipeisc
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