操作系统Linux课程实验报告文档格式.docx
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wait（&
state）;
}
实验内核模块
实验步骤:
（1）.编写内核模块
文件中主要包含init_clock（），exit_clock（），read_clock（）三个函数。
其中init_clock（），exit_clock（）负责将模块从系统中加载或卸载，以及增加或删除模块在/proc中的入口。
read_clock（）负责产生/proc/clock被读时的动作。
（2）.编译内核模块Makefile文件
#Makefileunder
ifneq（$（KERNELRELEASE）,）
#kbuildsyntax.dependencyrelationshsipoffilesandtargetmodulesarelistedhere.
obj-m:
=
else
PWD:
=$（shellpwd）
KVER?
=$（shelluname-r）
KDIR:
=/lib/modules/$（KVER）/build
all:
$（MAKE）-C$（KDIR）M=$（PWD）modules
clean:
rm-rf.*.cmd*.o*.*.ko.tmp_versions*.symvers*.order
endif
编译完成之后生成模块文件。
（3）.内核模块源代码
#include<
linux/>
asm/>
#defineMODULE
#defineMODULE_VERSION"
"
#defineMODULE_NAME"
clock"
structproc_dir_entry*my_clock;
intread_clock（char*page,char**start,off_toff,intcount,int*eof,
void*data）{
intlen;
structtimevalxtime;
do_gettimeofday（&
xtime）;
len=sprintf（page,"
%d%d\n"
,;
printk（"
clock:
read_func（）\n"
returnlen;
}
structproc_dir_entry*clock_proc_file;
intinit_clock（void）
{
clock_proc_file=create_proc_read_entry（"
0,NULL,read_clock,NULL）;
return0;
voidexit_clock（void）
remove_proc_entry（"
clock_proc_file）;
module_init（init_clock）
module_exit（exit_clock）
MODULE_LICENSE（"
GPL"
（4）.编译内核模块
#make
（5）.加载内核模块
在系统root用户下运行用户态模块命令装载内核模块
#insmod
（6）.测试
在终端中输入以下命令：
＃cat/proc/clock
（7）.卸载内核模块
在系统root用户下运行用户态模块命令卸载内核模块
#rmmod
实验系统调用
（1）.添加新调用的源代码
在./中添加相应的调用代码
asmlinkageintsys_xwlcall（structtimeval*tv）
structtimevalktv;
ktv）;
copy_to_user（tv,&
ktv,sizeof（ktv））;
printk（KERN_ALERT"
PID%ldcalledsys_xwlcall（）./n"
（long）current->
pid）;
（2）.连接系统调用
a、修改./，
在系统调用列表后面相应位置添加一行，这样在用户空间做系统调用时就不需要知道系统调用号了，如果在用户空间指明了调用号，就可以省略这一步，实际上我就没写：
#define__NR_xwlcall338
新增加的调用号位338
b、修改./
在ENTRY（sys_call_table）清单最后添加一行，这步至关重要，338就是这里来的：
.longsys_xwlcall
（3）.重建新的Linux内核
先安装好编译内核必要的软件包：
#sudoapt-getinstallbuild-essentialkernel-packagelibncurses5-dev
复制当前内核的配置文件
#cp/boot/config-`uname-r`./.config
保存配置文件
#sudomakemenuconfig
使用debian的的内核编译方法，要简单很多
#sudomake-kpkg-initrd--initrd--append-to-version=xwlcall
kernel_imagekernel-headers
运行以下deb包，安装内核镜像和模块：
运行以下deb包，安装内核头文件：
运行以下命令，使内核启动时能调用模块，比如硬件驱动：
#sudoupdate-initramfs-c-k此次编译的内核采用ubuntu默认配置文件，通用性非常好，可以拷贝到大部分x86机器上安装。
安装后系统自动会修改grub启动选单。
4.重建引导信息
a、安装deb包就自动重建引导信息了，无须另行处理。
b、如果仍然不放心，可以运行
#update-grub
5.重新引导从新的内核进入
6.修改系统调用表
7.测试
实验Shell编程实验（进程管理实验）
1、实验目的
通过编写shell程序，了解子进程的创建和父进程与子进程间的协同，获得多进程程序的编程经验。
2、实验内容1
设计一个简单的shell解释程序，能实现基本的bsh功能。
3、实验原理
将每一条命令分子段压入argv栈。
然后再子进程中调用execvp（）来实现该命令的功能。
4、代码（源代码清单）
#defineBUFFERSIZE256
n"
buf）;
计思路
通过fork（）创建子进程，用execvp（）更改子进程代码，用wait（）等待子进程结束。
这三个系统调用可以很好地创建多进程。
另一方面，编写的Shell要实现管道功能，需要用pipe（）创建管道使子进程进行通信。
2.源代码清单
#defineBUFFERSIZE256
exit
（1）;
n=0;
argv2[n++]=cmd2;
while（argv2[n++]=strtok（NULL,"
\t\n"
））;
pipe（fd）;
if（fork（）==0）{
dup2（fd[0],0）;
验步骤
（1）、安装GDB
（2）、编写观测程序
（3）、按照指令手册进行观察操作
2.观测程序源代码
charstr[50]="
HelloLinux."
;
intmain（）
intnum=10;
while（num--）{
printf（"
%s\n"
str）;
验结果及分析
（1）.Gdb程序观察一个程序文件的内容和结构
结果截图：
（2）.GDB观察程序内存映象的内容和结构
（3）.在Linux下，用free和vmstat命令观察内存使用情况
（4）.在Linux下，查看/proc与内存管理相关的文件，并解释显示结果
实验观察实验（进程通信）
在Linux下，用ipcs（）命令观察进程通信情况，了解Linux基本通信机制
实验结果（截图）：
实验IO系统编程实验
编写一个daemon进程，该进程定时执行ps命令，然后将该命令的输出写至文件F1尾部。
通过此实验，掌握LinuxI/O系统相关内容。
2、实验内容
3、实验原理
在这个程序中，首先fork一个子程序，然后，关闭父进程，这样，新生成的子进程被交给init进程接管，并在后台执行。
新生成的子进程里，使用system系统调用，将ps的输出重定向，输入到里面。
4、实验步骤
编写
代码如下：
intmain（intargc,char*argv[]）
inti,p;
p=fork（）;
if（p>
0）{
exit（0）;
elseif（p==0）{
for（i=0;
i<
100;
i++）{
sleep（100）;
system（"
ps>
"
else{
perror（"
Createnewprocess!
return1;
编译程序
#gcc-odaemon
执行程序
#./daemon
实验代码分析（文件系统管理实验）
1.实验目的
了解与文件管理有关的Linux内核模块的代码结构。
2.实验结果（源代码分析）
A.创建文件模块分析
5780/*creatsystemcall*/
5781Creat（）
5782{
5783resister*ip;
5784externuchar;
5785
5786ip=namei（&
uchar,1）;
5787if（ip==NULL）{
5788if
5789return;
5790ip=maknode[1]&
07777&
（~ISVTX））;
5791if（ip==NULL）
5792return;
5793open1（ip,FWRITE,2）;
5794}else
5795open1（ip,FWRITE,1）;
5796}
第5786：
“namei”（7518）将一路径名变换成一个“inode”指针。
“uchar”是一个过程的
名字，它从用户程序数据区一个字符一个字符地取得文件路径名。
5787：
一个空“inode”指针表示出了一个错，或者并没有具有给定路径名的文件存在。
5788：
对于出错的各种条件，请见UMP的CREAT（II）。
5790：
“maknode”（7455）调用“ialloc”创建一内存“inode”，然后对其赋初值，并使
其进入适当的目录。
注意，显式地清除了“粘住”位（ISVTX）。
B.删除文件rm模块分析
3510unlink（）
3511{
3512resister*ip,*pp;
3513externuchar;
3514
3515pp=namei（&
uchar,2）;
3516if（pp==NULL）
3517return;
3518prele（pp）;
3519ip=iset（pp->
dev,
3520if（ip==NULL）
3521panic（*unlink–iset*）;
3522if（（ip->
i_mode%IFMT）==IFDIR&
&
!
suser（））
3523gotoout;
3524[1]=-DIRSIZ+2;
3525=&
3526=DIRSIZE+2;
3527=0;
3528writei（pp）;
3529ip->
i_nlink--;
3530ip->
i_flag=!
IUPD;
3531
3532out:
3533iput（pp）;
3534iput（ip）;
3535}
新文件作为永久文件自动进入文件目录。
关闭文件不会自动地造成文件被删除。
当内存“inode”项中的“i_nlink”字段值为0并且相应文件未被打开时，将删除该文件。
在创建文件时，该字段由“maknode”赋初值为1。
系统调用“link”（5941）可将其值加1，系统调用“unlink”（3529）则可将其值减1。
创建临时“工作文件”的程序应当在其终止前执行“unlink”系统调用将这些文件删除。
注意，“unlink”系统调用本身并没有删除文件。
当引用计数（i_count）被减为0时（7350、7362），才删除该文件。
为了减少在程序或系统崩溃时遗留下来的临时文件所带来的问题，程序员应当遵守下列约定：
（1）在打开临时文件后立即对其执行“unlink”操作。
（2）应在“tmp”目录下创建临时文件。
在文件名中包括进程标识数就可构成一惟一文件名
C.读写模块分析
5711Read（）
5712{
5713rdwr（FREAD）;
5714}
5720Write（）
5721{
5722rdwr（FWRITE）;
5723}
5731rdwr（mode）
5732{
5733resister*fp,m;
5734
5735m=mode;
5736fp=setf[R0]）;
5737if（fp==NILL）
5738return;
5739if（（fp->
f_flag&
m==0）{
5740=EBADF;
5741return;
5742}
5743=[0];
5744=[1];
5745=0;
5746if（fp->
FPIPE）{
5747if（m==FREAD）
5748readp（fp）;
5749writep（fp）;
5750}else{
5751[1]=fp->
f_offset[1];
5752[0]=fp->
f_offset[0];
5753if（m==FREAD）
5754readi（fp->
f_inode）;
5755writei（fp->
5756dpadd（fp->
f_offset,[1]–;
5757}
5758[R0]=[1]–;
5759}
“read”系统调用的基本工作过程为：
……read（f,b,n）;
／*用户程序*／
｛发生陷入｝
2693trap｛＃3系统调用｝
5711read（）；
5713rdwr（FREAD）;
用户进程执行系统调用激活运行在核心态的“trap”。
“trap”识别＃３系统调用，然后通过“trapl”调用例程“read”，它又调用“rdwr”。
“rdwr”包含了很多“read”和“write”操作共用的代码。
它调用“getf”（6619）将用户进程提供的文件标识变换成“file”数组中一项的地址。
注意，该系统调用的第1个参数是以不同于另外2个参数的方式传送的。
将“”设置为0，这表示此操作的目的地址在用户地址空间中。
在以一个inode指针参数调用“readi”后，将要求传送的字符数减去剩余未传输字符数（在_count中），加至文件位移量中。
6221readi
6239lbn=lshift,-9）;
6248on=[i]&
0777;
6241n=min（512–on,;
6250dn=ip->
i_dev;
6258bp=bread（dn,bn）;
6260iomove（bp,on,n,B_READ）;
6261brelse（bp）;
“readi”将文件位移量分解成两部分：
一个逻辑块号“lbn”，以及一个块内索引“on”。
将要传输的字符数是下而两个值中的较小者：
“_count”和块内尚余字符数（在这种情况下以后还必须读其他块，此处没有进一步对此说明），还应考虑尚余留在文件中的字符数（对这种情况也未进一步说明）。
“dn”是存储在“inode”中的设备编号，“bn”是在该设备（磁盘）上的实际块号，这是由“bmap”（6415）用“lbn”计算得到的。
对“bread”的调用找到所要求的磁盘块，若需要，则将其从磁盘复制到内存中。
“iomove”（6364）将适当数量的字符传送至目的区，然后执行计数操作。
“read”和“write”执行的操作有很多相似之处，两者共享很多代码。
系统调用“read”（5711）和“write”（5720），然后立即调用“rdwr”，它执行下列操作：
5736：
将用户程序文件标识变换成指向相应文件表项的指针。
5739：
检查所要求的操作（读或写）是否与文件打开时的读/写方式符合。
5743：
用各参数在“u”中设置几个标准单元。
5746：
从此开始对“管道”文件进行特殊处理。
5755：
按读、写要求分别调用“readi”或“writei”。
5756：
更新文件位移量，使其增加实际传送的字符数，同时也将实际传送的字符数返回。
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