西安交通大学操作系统课内实验报告Word格式文档下载.docx
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在编辑器中输入以下内容
#!
/bin/bash
echoHelloWorld!
执行脚本使用指令:
$./script
编写bash脚本,统计/my目录下c语言文件的个数
通过bash脚本,可以有多种方式实现这个功能,而使用函数是其中个一个选择。
在使用函数之前,必须先定义函数。
进入自己的工作目录,编写名为count的文件脚本程序:
/bin/bash
functioncount
{
echo–n"
Numberofmatchesfor$1:
"
#接收程序的第一个参数
ls$1|wc–l#对子程序的第一个参数所在的目录进行操作
}
将count文件复制到当前目录下,然后在当前目录下建立文件夹,在my目录下建立几个c文件,以便用来进行测试
2)系统调用实验
该实验是通过实验者对“Linux操作系统的系统调用机制”的进一步了解来理解操作系统调用的运行机制;
同时通过“自己创建一个系统调用mycall()”和“编程调用自己创建的系统调用”进一步掌握创建和调用系统调用的方法。
编程调用一个系统调用fork(),观察结果。
在应用程序中调用系统调用fork()非常简单,下面的程序可以很清楚的显示出有fork()系统调用生成了子进程,而产生的分叉作用:
#include<
stdio.h>
intmain()
intiUid;
iUid=fork();
if(iUid==0)
for(;
;
){printf("
Thisischildprocess.\n"
);
sleep
(1);
}
if(iUid>
0)
){
printf("
Thisisparentprocess.\n"
sleep
(1);
}
if(iUid<
0)printf("
Cannotusesystemcall.\n"
return0;
}
程序运行结果:
编程调用创建的系统调用foo(),观察结果。
在内核源码中添加如下代码:
asmlinkageintsys_foo(intx)
{printf(“%d\n”,x);
编程调用创建的系统调用foo(),观察结果。
#include<
linux/unistd.h>
_syscall1(char*,foo,int,ret)
main()
intI,J;
I=100;
J=0;
J=foo(I);
printf("
Thisistheresultofnewkernel\n"
%d"
j);
重新编译内核,编译成功后的内核版本如下:
自己创建一个系统调用mycall(),实现功能:
显示字符串到屏幕上。
#include<
linux/linkage.h>
asmlinkagelongsys_newcall(inti)
//printk("
thisisasystemcallmadebyyourself\n"
return(i*10);
测试新的System_call
CODE:
vitest.c
编程调用自己创建的系统调用。
测试:
./test
实验体会:
通过本次实验,我们理解了面向操作命令的接口Shell,学会了简单的shell编码,理解了操作系统调用的运行机制,掌握了创建系统调用的方法。
本次实验通过内核编译,将一组源代码变成操作系统的内核,并由此重新引导系统,这让我们初步了解了操作系统的生成过程。
实验二:
进程管理实验
1)加深对进程概念的理解,明确进程和程序的区别。
2)进一步认识并发执行的实质。
3)分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法。
4)了解Linux系统中进程通信的基本原理。
进程是操作系统中最重要的概念,贯穿始终,也是学习现代操作系统的关键。
通过本次实验,要求理解进程的实质和进程管理的机制。
在Linux系统下实现进程从创建到终止的全过程,从中体会进程的创建过程、父进程和子进程的关系、进程状态的变化、进程之间的同步机制、进程调度的原理和以信号和管道为代表的进程间通信方式的实现。
1)编制实现软中断通信的程序
1.实验原理:
使用系统调用fork()创建两个子进程,再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上发出的中断信号(即按delete键),当父进程接收到这两个软中断的某一个后,父进程用系统调用kill()向两个子进程分别发出整数值为16和17软中断信号,子进程获得对应软中断信号,然后分别输出下列信息后终止:
Childprocess1iskilledbyparent!
!
Childprocess2iskilledbyparent!
父进程调用wait()函数等待两个子进程终止后,输入以下信息,结束进程执行:
Parentprocessiskilled!
2.实验源码:
signal.h>
unistd.h>
sys/types.h>
intwait_flag;
voidstop();
main(){
intpid1,pid2;
//定义两个进程号变量
signal(3,stop);
//或者signal(14,stop);
while((pid1=fork())==-1);
//若创建子进程1不成功,则空循环
if(pid1>
0){//子进程创建成功,pid1为进程号
while((pid2=fork())==-1);
//创建子进程2
if(pid2>
0){
wait_flag=1;
sleep(5);
//父进程等待5秒
kill(pid1,16);
//杀死进程1
kill(pid2,17);
//杀死进程2
wait(0);
//等待第1个子进程1结束的信号
//等待第2个子进程2结束的信号
printf("
\nParentprocessiskilled!
\n"
exit(0);
//父进程结束
}
else{
wait_flag=1;
signal(17,stop);
//等待进程2被杀死的中断号17
\nChildprocess2iskilledbyparent!
exit(0);
else{
signal(16,stop);
//等待进程1被杀死的中断号16
\nChildprocess1iskilledbyparent!
}
voidstop(){
wait_flag=0;
3.程序运行结果:
或者多次运行,并且Delete键后,会出现如下结果:
4.简要原因分析:
上述结果中“Childprocess1iskilledbyparent!
”和“Childprocess2iskilledbyparent!
”相继出现,当运行几次后,谁在前谁在后是随机的。
这是因为:
从进程调度的角度看,子进程被创建后处于就绪态。
此时,父进程和子进程作为两个独立的进程,共享同一个代码段,分别参加调度、执行,直至进程结束。
但是谁会先被调度程序选中执行,则与系统的调度策略和系统当前的资源状态有关,是不确定的。
因此,谁先从fork()函数中返回继续执行后面的语句也是不确定的。
2)编制实现进程的管道通信的程序
使用系统调用pipe()建立一条管道线,两个子进程分别向管道写一句话:
Childprocess1issendingamessage!
Childprocess2issendingamessage!
而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息,显示在屏幕上。
要求:
父进程先接收子进程P1发来的消息,然后再接收子进程P2发来的消息。
2.程序源码:
intpid1,pid2;
//定义两个进程变量
main(){
intfd[2];
charOutPipe[100],InPipe[100];
//定义两个字符数组
pipe(fd);
//创建管道
while((pid1=fork())==-1);
//如果进程1创建不成功,则空循环
if(pid1==0){//如果子进程1创建成功,pid1为进程号
lockf(fd[1],1,0);
//锁定管道
sprintf(OutPipe,"
\nChildprocess1issendingmessage!
//给Outpipe赋值
write(fd[1],OutPipe,50);
//向管道写入数据
sleep(5);
//等待读进程读出数据
lockf(fd[1],0,0);
//解除管道的锁定
//结束进程1
while((pid2=fork())==-1);
//若进程2创建不成功,则空循环
if(pid2==0){
\nChildprocess2issendingmessage!
wait(0);
//等待子进程1结束
read(fd[0],InPipe,50);
//从管道中读出数据
%s\n"
InPipe);
//显示读出的数据
//等待子进程2结束
read(fd[0],InPipe,50);
3.运行结果截图:
4.简要分析
管道,是指用于连接一个读进程和一个写进程,以实现它们之间信息的共享文件又称pipe文件。
向管道(共享文件)提供输入的发送进程(即写进程),以字符流形式将大量的数据送入管道;
而接收管道输送的接收进程(读进程),可以从管道中接收数据。
为了协调双方的通信,管道通信机制必须提供以下3方面的协调能力:
互斥。
当一个进程正在对pipe进程读/写操作时,另一进程必须等待,程序中使用lock(fd[1],1,0)函数实现对管道的加锁操作,用lock(fd[1],0,0)解除管道的锁定。
同步。
当写进程把一定数量的数据写入pipe后,便去睡眠等待,直到读进程取走数据后,再把它唤醒。
当读进程试图从一空管道中读取数据时,也应睡眠等待,直至写进程将数据写入管道后,才将其唤醒。
判断对方是否存在。
只有确定写进程和读进程都存在的情况下,才能通过管道进行通信。
5)实验体会:
通过本次实验,我们理解了进程的实质和进程管理的机制。
进程是操作系统中最重要的概念,是现代操作系统的关键。
实验中我们在Linux系统下实现进程从创建到终止的全过程,体会了进程的创建过程、父进程和子进程的关系、进程状态的变化、进程之间的同步机制、进程调度的原理和以信号和管道为代表的进程间通信方式的实现。
实验三存储器管理实验
1)理解内存页面调度的机理
2)掌握几种理论页面置换算法的实现方法
3)了解HASH数据结构的使用
4)通过实验比较几种调度算法的性能优劣
页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键,通过本次实验理解内存页面调度的机制,在模拟实现FIFO、LRU、NRU和OPT几种经典页面置换算法的基础上,比较各种页面置换算法的效率及优缺点,从而了解虚拟存储实现的过程。
准备知识
(1)C++、指针、结构体(类)
(2)HASH表查找方式
(3)操作系统相关内存交换知识
(4)用到的LINUX函数
intgetpid()获得当前进程的id
voidsrand(inta)以a为种子产生随机数
intrand()根据前面的种子,返回一个随机数
程序整体截图:
对比以下几种算法的命中率:
1)先进先出算法FIFO(FirstInFirstOut)
运行结果截图:
2)最近最少使用算法LRU(LeastRecentlyUsed)
3)最佳置换算法OPT(OptimalReplacement)
实验四文件系统实验
1)掌握文件系统的工作机理。
2)理解文件系统的主要数据结构。
3)学习较为复杂的LINUX下的编程
1)设计并实现一个一级(单用户)文件系统程序
a.提供以下操作:
文件创建/删除接口命令create/delete
目录创建/删除接口命令mkdir/rmdir
显示目录内容命令ls
b.创建的文件不要求格式和内容
2)设计并实现一个二级文件系统程序
a.提供用户登录;
b.文件、目录要有权限
3)程序设计思想
设计一个简单的文件系统,包括格式化、显示目录(文件)、创建文件、登录等几个简单命令的实现,而且能完成超级块的读写、节点的读写等过程。
这是一个比真正的文件系统简单得多、但又能基本体现文件系统理论的程序。
在超级块的使用上,采用操作系统关于这方面的经典理论:
在节点使用上,主要模仿LINUX的EXT2文件系统。
4)程序截图:
通过本次实验,我们理解了内存页面调度的机制,掌握了几种理论页面置换算法的实现方法,了解了HASH数据结构的使用。
页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键,FIFO、LRU、NRU和OPT是几种经典页面置换算法,我们通过实现这几种算法,比较了较各种页面置换算法的效率及优缺点,从而了解了虚拟存储实现的过程。
程序源代码:
(部分源码截图)
存储器管理实验源代码部分截图:
文件系统实验源代码部分截图: