操作系统实验报告.docx
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操作系统实验报告
----华中科技大学计算机学院
操作系统课程设计
实验报告
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
完成日期：
2010-04-02
一、实验目的：
1.掌握Linux操作系统的使用方法；
2.了解Linux系统内核代码结构；
3.掌握实例操作系统的实现方法。
二、实验题目：
1.掌握Linux操作系统的使用方法，包括键盘命令、系统调用；掌握在Linux下的编程环境。
1）编一个C程序，其内容为实现文件拷贝的功能；
2）编一个C程序，其内容为分窗口同时显示三个并发进程的运行结果。
要求用到Linux下的图形库。
2.掌握系统调用的实现过程，通过编译内核方法，增加一个新的系统调用。
另编写一个应用程序，调用新增加的系统调用。
实现的功能是：
文件拷贝；
3.掌握增加设备驱动程序的方法。
通过模块方法，增加一个新的设备驱动程序，其功能可以简单。
实现字符设备的驱动。
4.了解和掌握/proc文件系统的特点和使用方法
（1）了解/proc文件的特点和使用方法
（2）监控系统状态，显示系统中若干部件使用情况
（3）用图形界面实现系统监控状态。
5.设计并实现一个模拟的文件系统（选做）
三、实验步骤及源代码：
实验一
题目一：
源代码如下：
#include
#include
#include
#include
intmain（）
{
FILE*f1,*f2;
f1=fopen（"d:
\\source1.txt","r"）;
f2=fopen（"d:
\\source2.txt","w"）;
while（!
feof（f1））
{
fputc（fgetc（f1）,f2）;
}
fclose（f1）;
fclose（f2）;
printf（"拷贝完成!
!
\n"）;
}
创建文件copy.c，输入源代码。
进入终端后使用编译命令：
gcccopy2.c-ocopy2编译源代码。
然后运行新生成文件./copy2，就会把source1.txt内的文字复制到source2.txt中（如果source2.txt不存在则会新建该文件）。
结果如上图所示。
题目二：
源代码如下：
3.c：
#include
#include
#include
#include
#include
intp1,p2;
intmain（void）
{
if（（p1=fork（））==0）
{
execv（"./gtk1",NULL）;
}
else
{
if（（p2=fork（））==0）
{
execv（"./gtk2",NULL）;
}
else
{
if（fork（）==0）
{
execv（"./gtk3",NULL）;
}
}
}
return0;
}
gtk1.c：
#include
/*传到这个函数的数据被打印到标准输出*/
voidcallback（GtkWidget*widget,gpointerdata）
{
g_print（"Process1-%swaspressed\n",（char*）data）;
}
/*这个回调退出程序*/
gintdelete_event（GtkWidget*widget,GdkEvent*event,gpointerdata）
{
gtk_main_quit（）;
returnFALSE;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
GtkWidget*window;
GtkWidget*button;
GtkWidget*table;
gtk_init（&argc,&argv）;/*创建一个新窗口*/
window=gtk_window_new（GTK_WINDOW_TOPLEVEL）;
/*设置窗口标题*/
gtk_window_set_title（GTK_WINDOW（window）,"进程一"）;
/*为delete_event设置一个立即退出GTK的处理函数。
*/
g_signal_connect（G_OBJECT（window）,"delete_event",
G_CALLBACK（delete_event）,NULL）;
/*设置窗口的边框宽度。
*/
gtk_container_set_border_width（GTK_CONTAINER（window）,20）;
/*创建一个2x2的表*/
table=gtk_table_new（2,2,TRUE）;
/*将表放进主窗口*/
gtk_container_add（GTK_CONTAINER（window）,table）;
/*创建第一个按钮*/
button=gtk_button_new_with_label（"button1"）;
/*当这个按钮被点击时，我们调用"callback"函数，并将一个
*指向"button1"的指针作为它的参数*/
g_signal_connect（G_OBJECT（button）,"clicked",
G_CALLBACK（callback）,（gpointer）"button1"）;
/*将button1插入表的左上象限（quadrant）*/
gtk_table_attach_defaults（GTK_TABLE（table）,button,0,1,0,1）;
gtk_widget_show（button）;
/*创建第二个按钮*/
button=gtk_button_new_with_label（"button2"）;
/*当这个按钮被点击时，我们调用"callback"函数，并将一个
*指向"button2"的指针作为它的参数*/
g_signal_connect（G_OBJECT（button）,"clicked",
G_CALLBACK（callback）,（gpointer）"button2"）;
/*将button2插入表的右上象限*/
gtk_table_attach_defaults（GTK_TABLE（table）,button,1,2,0,1）;
gtk_widget_show（button）;
/*创建"Quit"按钮*/
button=gtk_button_new_with_label（"Quit"）;
/*当这个按钮被点击时，我们调用"delete_event"函数接着
*程序就退出了*/
g_signal_connect（G_OBJECT（button）,"clicked",
G_CALLBACK（delete_event）,NULL）;
/*将退出按钮插入表的下面两个象限*/
gtk_table_attach_defaults（GTK_TABLE（table）,button,0,2,1,2）;
gtk_widget_show（button）;
gtk_widget_show（table）;
gtk_widget_show（window）;
gtk_main（）;
return0;
}
gtk2.c和gtk3.c的源代码与gtk1.c的大致相同。
依照源代码分别将gtk1.c、gtk1.c、gtk1.c和3.c文件编写好。
进入终端后分别编译这几个文件。
编译gtk1.c的命令为：
gccgtk1.c-ogtk2`pkg-config--cflags--libsgtk+-2.0`
因为该程序使用了gtk编程，所以需要在后面加上参数`pkg-config--cflags--libsgtk+-2.0`。
编译3.c的命令与题目一中程序一样为：
gcc3.c-o3
编译完成后会生成相应的两个可执行文件。
最后输入./3即可执行main程序，所得结果如上图所示，一共建立了3个进程process1、process2和process3。
点击各自的quit按钮即可关闭所在的进程。
实验二
源代码如下：
系统调用代码：
asmlinkageintsys_filecopy（char*sourceFile,char*distFile）
{
intf1,f2,n;
charbuf[512];
mm_segment_tfs;
if（（f1=sys_open（sourceFile,O_RDONLY,0））==-1）{
printk（"Can'topen%s\n",sourceFile）;
sys_exit（-1）;
}
if（（f2=sys_open（distFile,O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC,0666））==-1）{
printk（"Can'tcreat%s,mode%o\n",distFile,0666）;
sys_exit（-1）;
}
fs=get_fs（）;
set_fs（get_ds（））;
while（（n=sys_read（f1,buf,512））>0）
{if（sys_write（f2,buf,n）!
=n）{
printk（"writeerroronfile%s",distFile）;
sys_exit（-1）;
}
}
set_fs（fs）;
sys_close（f1）;
sys_close（f2）;
return0;
filecopy.c（测试代码）：
#include
#include
#include
#include
#define__NR_filecopy337
intmain（intargc,char*argv[]）
{
inti;
if（argc!
=3）
printf（"error!
"）;
else
{
i=syscall（337,argv[0],argv[1]）;
printf（"ok!
"）;
}
return0;
}
实验步骤如下：
1.将内核包linux-2.6.31.12.tar解压到/usr/src下。
2.增加新的系统调用，修改sys.c。
使用命令sudogedit/usr/src/linux-2.6.31.12/kernel/sys.c打开sys.c文件，将系统调用的代码加入该文件中。
3.修改系统调用表syscall_table_32.S:
：
使用命令sudogedit/usr/src/linux-2.6.31.12/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S打开系统调用表，在最后加上.longsys_filecopy
4.增加新系统调用号，修改unistd.h
使用命令sudogedit/usr/src/linux-2.6.31.12/arch/x86/include/unistd_32.h打开该文件，在其中添加：
#define__NR_filecopy337。
5.编译内核，依次输入以下命令：
sudocd/usr/src/linux-2.6.31.12
sudomakemenuconfig
sudomakebzImage
sudomakemodules
sudomakemodules_install
sudocparch/i386/boot/bzImage/boot/vmlinuz-2.6.31.12
sudomkinitramfs-oinitrd.img-2.6.31.122.6.31.12
6.修改grub：
使用命令sudogedit/boot/grub/grub.cfg打开grub.cfg文件，仿照文件中的格式加入下列代码：
menuentry"Ubuntu,Linux2.6.31.12"{
insmodntfs
setroot=（hd0,8）
search--no-floppy--fs-uuid--sete67496277495fb0f
loopbackloop0/ubuntu/disks/root.disk
setroot=（loop0）
linux/boot/vmlinuz-2.6.31.12root=/dev/sda8loop=/ubuntu/disks/root.diskroquietsplash
initrd/boot/inird-2.6.31.12.img
7.重启，导入新的内核，测试。
重启后选择Ubuntu,Linux2.6.31.12进入，编译写好的测试文件filecopy.c。
在终端中输入gccfilecopy.c-ofilecopy编译源代码，然后输入./filecopy1.txt2.txt运行新生成文件,如果1.txt不存在，则会报错，若存在，则成功复制。
运行结果如上图所示，所达成的功能与实验一相同。
实验三
源代码如下：
device.c（驱动程序代码）：
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE（"GPL"）;
#defineMAJOR_NUM147
staticssize_td_read（structfile*,char*,size_t,loff_t*）;
staticssize_td_write（structfile*,constchar*,size_t,loff_t*）;
staticssize_td_open（structinode*,structfile*）;
staticssize_td_release（structinode*,structfile*）;
structfile_operationsd_fops=
{
.read=d_read,
.write=d_write,
.open=d_open,
.release=d_release,
};
staticcharvar[1024]="Devicetest:
";
intcounter=12;
staticint__initdevice_init（void）
{
intresult;
result=register_chrdev（MAJOR_NUM,"device",&d_fops）;
if（result）
{
printk（"deviceregisterfailure"）;
}
else
{
printk（"deviceregistersuccess"）;
}
returnresult;
}
staticvoid__exitdevice_exit（void）
{
unregister_chrdev（MAJOR_NUM,"device"）;
printk（"unloadingthedevice..."）;
}
staticssize_td_read（structfile*filp,char*buf,size_tlen,loff_t*off）
{
if（copy_to_user（buf,var,1024*sizeof（char）））
{
return-EFAULT;
}
returnsizeof（char）;
}
staticssize_td_write（structfile*filp,constchar*buf,size_tlen,loff_t*off）
{
if（copy_from_user（var+counter,buf,len*sizeof（char）））
{
return-EFAULT;
}
counter+=len;
returnsizeof（char）;
}
staticssize_td_open（structinode*inode,structfile*file）
{
printk（KERN_INFO"openit!
\n"）;
return0;
}
staticssize_td_release（structinode*inode,structfile*file）
{
printk（KERN_INFO"closeit\n"）;
return0;
}
module_init（device_init）;
module_exit（device_exit）;
Makefile（Makefile文件）：
ifneq（$（KERNELRELEASE）,）
#kbuildsyntax.
mymodule-objs:
=device.o
obj-m:
=device.o
else
PWD:
=$（shellpwd）
KVER:
=$（shelluname-r）
KDIR:
=/lib/modules/$（KVER）/build
all:
$（MAKE）-C$（KDIR）M=$（PWD）
clean:
rm-f*.cmd*.o*.mod*.ko
endif
sdevice.c（测试程序代码）：
#include
#include
#include
#include
#include
main（）
{
intfd;
charbuffer[1024];
intnum;
fd=open（"/dev/device",O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR）;
if（fd!
=-1）
{
read（fd,buffer,1024*sizeof（char））;
printf（"Thedeviceis%s\n",buffer）;
printf（"Pleaseinputthecharacterswrittentodevice:
\n"）;
fgets（buffer,1024,stdin）;
num=strlen（buffer）-1;
write（fd,buffer,num*sizeof（char））;
read（fd,buffer,1024*sizeof（char））;
printf（"Thedeviceis%s\n",buffer）;
close（fd）;
}
else
{
printf（"Deviceopenfailure\n"）;
}
}
首先依照源代码分别创建相应的3个文件并保存。
其中device.c和Makefile要保存在一个文件夹下。
然后依次输入以下命令：
sudomake（此时在device.c所在文件夹内会生成数个文件）
sudoinsmod-fdevice.ko
sudocat/proc/devices
在出现的项目中寻找device项，记住其对应的设备号（本次为147）。
输入命令sudomknod/dev/devicec1470，其中c指创建字符设备，第一个参数为主设备号，第二个从设备号为0。
之后即可编译并执行测试程序了。
调试过程及结果如下图所示：
运行调试程序时需使用命令sudo./sdevice，否则就会出现上图中出现的错误提示。
最后使用命令sudormmoddevice即可卸载驱动。
四、心得体会：
此次课程设计在linux平台上进行的，还是充满了好奇的，当在同学的指导下完成部分实验时内心还是很开心的。
自己对程序设计不是很感兴趣，学得也不杂样，在余建同学的帮助下完成此次课程设计的，在同学的帮助下练习了实验的操作，不过通过实验还是收获了不少，第一次切身使用linux系统，在linux系统下还进行了许多其它操作，体会到了它与windows的很大不同，当用linux完成很多平时在windows下觉得很简单的任务时，觉得很惊奇。
实验操作中也学会了许多命令，了解了一些linux命令的使用方法。
比如说许多命令前都要加上sudo来修改访问权限，否则系统就无法执行相关的指令，开始操作的时候总是忽略，造成错误，后来了解后才在后来的操作中没有犯同样的错误。
虽然此次课程设计没有认认真真地花花很大精力去做，但是还是收获了不少。
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