操作系统实验报告书.docx
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操作系统实验报告书
《操作系统原理》
实验报告书
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
徐向英
2014-2015学年第一学期
实验名称：
LINUX用户界面
实验时间：
2014年11月12日第11周星期三
一、实验目的
1、熟悉Linux字符操作界面，熟练掌握常用shell命令
2、熟悉Linux文本编辑方法，学会编辑软件vi的使用
3、了解Linux编译器gccd的功能，掌握基于Linux平台的C语言的开发。
二、实验预习（预备知识的问题及回答）
1．为什么在Linux系统中，诸如光盘、U盘等要先挂载而后才能使用？
如何获得U盘的设备名？
装载点在文件系统中的位置是什么？
答：
1、由于文件系统的差异，Linux在默认情况下并不支持软盘，光盘，U盘，所以需要通过装在相应盘片才可以访问其中的数据。
2、插入U盘在命令当中敲入fdisk-1命令即可查看U盘设备的设备名称
3、装载点是挂载文件系统的目录位置。
2．从虚拟机界面退出进入WindowsOS界面的操作是Ctrl+Alt，从WindowsOS界面进入虚拟机界面的方法是鼠标点击虚拟机界面。
3．权限的含义是什么？
如何使用数字法设定文件的权限？
答：
Linux系统中的每个文件和目录都有相应的访问许可权限，访问权限分为只读（r），可写（w）和可执行三种，有三种不同类型的用户可以对文件或者目录进行访问，分别是文件所有者（u），同组用户（g）和其它用户（o）。
所有的文件和目录都被创建他们的人所拥有。
只要你是这个文件的所有者或者你登陆为用户，你就拥有了改变所有者，群组和其他人权限的权利。
使用数字法改变权限：
命令格式chmod权限数值文件名
4．什么过滤操作？
在Linux中如何实现？
答：
过滤操作：
将一个命令的输出作为一个命令的输入Linux实现的命令格式：
命令|命令
5．在Linux中挂载u盘并能显示其文档的中文信息，所使用的挂载命令是：
Mount/dev/sdal/mnt/usb。
6．什么是vi?
其三种操作模式的含义是什么？
给出三种工作模式间的转换图。
答：
Vi指：
命令模式
vi启动后的默认模式，控制光标的移动，复制删除文字，进入输入模式和末行模式
输入模式：
进行文字输入
末行模式：
保存文件，退出VI
三、实验内容（包含实验所用命令或相关程序源代码）
1．shell操作命令（给出每题所用的Shell命令或命令结果）
（1）创建名为stu1、stu2的2个用户,设置密码分别为student1和student2，并将它们设为组group1中的成员。
源代码如下：
#groupaddgroup1
#useraddstu1–ggroup1
#sustu1
$passwdstu1回车后敲入密码student1
$exit
#useraddstud2–ggroup1
#sustu2
$passwdstu2回车后敲入密码student2
$exit
（2）在每个用户的主目录下建立2个目录，分别命名为dir1和dir2。
答：
源码如下：
#sustu1（切换用户）
$cd~（返回到当前主目录）
$mkdirdir1建立新的目录
$exit
#sustu2
$cd~
$mkdirdir2
$exit
（3）查找stu1用户主目录、下属各子目录的默认存取权限，并给出结论。
答：
源码如下：
#sustu1（切换用户到stu1）
$cd..
$ls-1（显示目录内容-1显示目录内容的细节包括权限）
用户主目录权限为：
drwxr-xr-x--------,即目录的用户可读，写，执行，同组和其它的用户无任何权限
（4）调试pwd和cd命令，回答下列关于Linux文件系统中目录的有关问题。
用户主目录的绝对路径如何表示？
/home/stu1/home/stu2
根目录如何表示？
/root
．和．．分别表示什么目录？
当前目录，父目录
～表示什么目录？
用户主目录
⑤当前目录如何表示？
cd~
（5）新建用户stu3，设置其密码为student3,并将其设置为group2中成员。
尔后，以stu3登录，在其主目录下建立名为text的目录，在text目录下再建立名为dir1的子目录，并使其成为当前目录。
答：
源码如下：
#groupaddgroup2
#useraddstu3–ggroup2
#sustu3
$passwd回车后敲入密码student3
$cd~
$mkdirtext
$mkdirdir1
$cdtext/dir1
（6）使用cat>sneakers.txt命令，分析命令行catsneakers.txt的显示结果。
$cat>sneakers.txt
buysomesneakers
thengotothecoffeeshop
thenbuysomecoff
^D
$catsneakers.txt
答：
执行命令行catsneakers.txt的显示结果为：
buysomesncakers
Thengotothecoffeeshop
Thenbuysomecoff
（7）使用上题的方法，在dir1目录中建立home.txt文件，其内容为：
bringthecoffeehome
takeoffshoes
putonsneakers
makesomecoffee
relax!
答：
源码如下：
$cd/home/stu1/dir1
$cat>home.txt
Bringthecoffeehome
Takeoffshoes
Putonsneakers
Makesomecoffee
Relax!
[ctrl+d
（8）试写出实现下列功能的shell命令：
将home.txt文件移至其上级目录中（即text目录下）。
答：
如下：
$mvtext.txthome.txt
将home.txt添加到sneakers.txt尾部形成新的文件saturday.txt。
答：
如下：
$catcneakers.txt>asturday.txt
$cathome.txt>>Saturday.txt
将text目录树从stu3用户主目录下移至stu2主目录下。
【使用特权用户方法】
答：
如下：
Su
输入root用户密码
mv/home/stu3/text/home/stu2
【修改目录权限方法】
sustu2
输入stu2密码
chmod777/home/stu2
sustu3
输入stu3密码
mv/home/stu3/text/home/stu2
（9）试画出上述命令后，用户stu1、stu2和stu3主目录中的目录树（3棵子树）。
2．LinuxC程序开发
（1）编写LinuxC程序，把一个文件的内容复制到另一个文件中，即实现简单的copy功能。
要求：
程序输入的第一个参数是源文件，第二个参数是目标文件。
【源程序】
#include
#include
#include
#include
Intmain（intargc,char*argv[]）
{
FILE*in,*out;
Charch;
If（argc!
=3）
{
Printf（“youforgottoenterafilename\n”）;
Exit（0）;
}
If（in=fopen（argv[1],”r”））==NULL
{
Printf（“cannitopenoutfile\n”）;
Exit（0）;
}
If（out=fopen（argv[2],”w”））==NULL
{
Prntf（“cannotopenoutfile”）;
Exit（0）;
}
While（!
feof（in））fputc（in）,out）;
Fclose（in）;
Fclose（out）;
}
【运行命令】
#gcc–otestcopy.c
#./testfile1.cfile2.c
（2）编写LinuxC程序，列出stu2主目录中的文件信息，并将其中saturday.txt文件的权限设置为文件所有者可读可写、同组用户只读、其他用户无权限。
【源程序】
#include
#include
#include
#include
Intmain（intargc,char*argv[]）
{
DIR*dp;
Structdirent*dirp;
Intn=0;
If（arge!
=2）
{
Printf（“asignleargementisrequired”）;
Exit（0）;
}
If（dp=opendir（argv[1]）==NULL）
{
Printf（“cannotopen%s”,args[1]）;
Exit（0）;
}
While（（（dirp=readdir（dp））!
=NULL）&&（n<=50））
{
If（n%1==0）printf（“”）;
N++;
Printf（“%10s\n”,dirp->d_name）;
}
System（“chmod640/home/stu2/text/dir1/Saturday.txt”）
}
【运行命令】
#gcc–otestlist.c
#./test.home/stu2
实验名称：
SHELL程序设计
实验时间：
2014年11月19日第12周星期三
一、实验目的
熟悉SHELL脚本编程的步骤，掌握基于Bash的Shell脚本开发。
二、实验预习（预备知识的问题及回答）
1.Linux系统默认的shell语言是什么？
欲查看该shell的版本，应使用什么命令？
答：
linux系统默认的shell语言是Bashshell
查看版本用$echo$BASH_VERSION命令
2.预习shell有关变量和参数的相关知识，回答下列问题。
（1）假设用户进行了如下的赋值操作：
$person=jenny
试给出下面命令的输出结果。
1）echopersonperson
2）echo$personjenny
3）echo‘$person’$person
4）echo“$person”jenny
（2）填充下列与环境变量、位置变量和预定义变量相关的表格。
Shell变量
定义
HOME
保存用户注册目录的绝对路径
PATH
保存用冒号分割的目录路径
PWD
当前工作目录的据对路径名
PS1
主提示符，特权用户为#，普通用户为$
$0
当前shell程序的文件名
$#
位置参数的个数
$?
前一个命令执行后返回的状态
$$
当前进程的PID
3．写出下列expr命令的输出：
（1）exprindex“value”‘a’
（2）expr“value”：
‘v.*u’
（3）expr“aaa”：
‘a\+’
（4）expr“aaa”：
‘a\?
’
（5）expr2+3
（6）expr2+3
（7）expr2\*3
（8）expr5+`expr2+3`
（9）exprlength“operatingsystem”
（10）exprsubstrlinux23
答：
输出依次为2、4、3、1、2+3、5、6、
mon-numericargument、16、inu、
三、实验内容
1．编写Shell脚本，从命令行中接收一个二元算术表达式并计算其结果。
【源程序】
#!
/bin/bash
Iftest$#=3
Then
Cases2in
+）letz=$1+$3;;
-）letz=$1-$3;;
/）letz=$1/$3;;
x|x）letz=$1*$3;;
*）echo”warning-$2invalidoperator!
”exit;;
Esac
Echo”answerissz”
Else
Echo”usage-$0value1operatorvalue2”
fi
【运行】
Chmoda+xjisuan
./jisuan2+3
2．编写一个以文件列表作为输入的过滤器程序，要求文件名含有以句点“.”分隔的后缀，过滤器输出每个文件的不带句点和后缀的文件名。
【源程序】
Readflag
Whiletest“$flag”
Do
Location=’expr$location=1’
Basename=’exprsubstr=”$flag”1$location’
Echo$basecname
Readflag
done
【运行】
Chmoda+xletter
./letter
3．将下面的shell脚本命名为myscript，分析其功能：
count=$#
cmd=echo
while[$count–gt0]
do
cmd="$cmd\$$count"
count=`expr$count-1`
done
eval$cmd
【命令行输入】
chmoda+xmyscript
./myscriptfirstsecondthird
【运行结果】
Thirdsecondfirst
【脚本功能分析】
将命令行输入的参数倒叙显示
4．设计一个程序cuts，它从标准输入读入数据，获取由第一个参数n和第二个参数m所限定范围的数据（包括这两个字符），n和m都是整数。
例如：
$cuts1114
Thisisatestofcutsprogram（输入）
test（显示结果）
【源程序】
#!
/bin/bash
Readbline
Echo$aline|cut-c$1-$2
实验名称：
进程控制与通信
实验时间：
2014年12月3日第14周星期三
一、实验目的
1、加深进程的概念理解，体会进程创建过程，经一部认识进程的异步并发特征
2，了解Linux进程通信原理
3，掌握Linux进程控制和进程通信相关的系统调用
二、实验预习（预备知识的问题及回答）
1．写出下列系统调用功能：
（1）fork（）用于创建进程
（2）getpid（）用于获取当前的进程ID号
（3）wait（）用于等待子进程结束
（4）exit（）用于进程自我终止
（5）pipe（）用于常见无名管道
（6）signal（）用于在信号和信号处理函数之间建对应关系
（7）kill（）用于发送信号给指定进程
2．阅读fork系统调用，用伪码写出其实现流程。
答：
Pid=fork（）
Ifpid为负
Print当前进程是子进程
Elseifpid为0
Print当前进程是父进程
3．图示pipe系统调用生成无名管道时所涉及的数据结构。
4.在UNIX系统中运行下面程序，最多可以产生多少个进程？
画出进程家族树。
main（）
{fork（）;
fork（）;
fork（）;
}
最多产生8个进程
5.下列程序运行后，a的值是多少？
main（）
{inta,pid;
a=55;
pid=fork（）;
if （pid< 0） { printf（"error in fork!
"）;exit（0）;}
elseif（pid==0）{sleep（5）;a=99;printf（“a=%d\n”,a）;sleep（5）;exit（0）;}
else{sleep（7）;
printf（“a=%d\n”,a）;
wait（0）;
}
}
答：
a=99a=55;最终值a=55
三、实验内容
1．调试下面的程序，观察可能的并发结果，给出简要分析，并画出进程家族树。
#include
#include
#include
main （）
{intstatus;
int pid1=-1,pid2=-1,pid3=-1;
pid1=fork（）;
if （pid1 == 0）
printf（"pid1=0,my process id is %d\n",getpid（））;
else if （pid1 > 0）
{printf（"pid1>0,my process id is %d\n",getpid（））;
pid2=fork（）;
if （pid2 == 0）
printf（"pid2=0,my process id is %d\n",getpid（））;
else if （pid2 > 0）
printf（" pid2>0,my process id is %d\n",getpid（））;
}
pid3=fork（）;
if （pid3 == 0）
printf（"pid3=0,pid1=%d,pid2=%d, my process id is %d\n",pid1,pid2,getpid（））;
else if （pid3 > 0）
printf（"pid3>0,pid1=%d,pid2=%d,my process id is%d\n",pid1,pid2,getpid（））;
wait（&status）;
exit（0）;
}
2．编程实现进程间管道通信。
要求：
父子进程共享一无名管道，两个子进程作为发送方分别向管道发送一行信息，父进程先读出子进程P1发来的信息行，将其转换为大写字母输出；再读出子进程P2发来的信息行，将其转换为小写字母输出。
【源程序】
Intfiledes[2];
Charbuffer[80];
Main（）
{
Pipe（filedes）;
Charstr1[80];
Charstr2[80];
Intpid1,pid2,I;
While（（pid=fork（））==-1）;
If（pid1==0）
{
Lockf（filedes[1],1,0）;
Printf（“child1inputString1\n”）;
Scanf（“%s”,str1）;
Write（filedes[1],str,sizeof（str1））;
Lockf（filedes[1],0,0）;
Exit（0）;
}
Else{
While（（pid=fork（））==-1）
If（pid2==0）
{
Lockf（filedes[1],1,0）
Printf（“child2inputstring2\n”）;
Scanf（“%s”,str2）;
Write（filedes[1],str2,sizeof（stru2））;
Lockf（fildes[1],0,0）;
Exit（0）;
}
Else
{
If（waitpid（pid1,null,0）==pid1）{
Read（filedes[0],buffer,80）;
For（i=0;iPrintf（“parent==child1:
%s\n”,buffer）;
}
Else
Printf（“waitpid1error!
”）;
If（waitpid（pid2,NULL,0）==pid2）
{
Read（filees[0],bufferm80）;
For（i=0;iBuffer[i]=tolower（buffer[i]）;
Printf（“parent==child2:
%s\n”,buffer）;
}
Else
Printf（“waitpid2error!
”）;
}
}
}
【运行与测试】
附加题
3．学习下面共享存储区的内容，并用共享存储区的方式实现“观察者——报告者”问题（共享的count变量存于共享存储区），并验证“与时间有关的错误”。
共享存储操作使得两个或两个以上的进程可以共用一段物理内存（一般情况下，两个进程的数据区是完全独立的，父进程用fork创建子进程后，子进程会复制父进程数据到自己的数据区）。
（1）创建共享内存
#include
intshmget（key_tkey,size_tsize,intpermflags）;
参数key是共享内存的标识，size是共享内存段的最小字节数，permflags是访问权限，值的设置同semget一样。
（2）共享内存的控制
#include
intshmctl（intshmid,intcommand,structshmid_ds*shm_stat）;
command可设为IPC_STAT,IPC_SET,IPC_RMID。
参数shm_stat指向存放属性的结构体，具体内容请参考手册。
（3）共享内存的附接和断开
＃include
void*shmat（intshmid,constvoid*addr,intshmflags）;
intshmdt（constvoid*addr）;
由于两个函数需指出进程地址空间中的地址，因此比较复杂。
简化的方法是将shmat中的地址设为NULL。
【源程序】
【运行与测试】
实验名称：
虚拟存储
实验时间：
2014年12月3日第14周星期三
一、实验目的
1,掌握虚拟存储器的概念，理解实现虚拟存储器的基本方法
2，体会分页存储器管理中，页面置换的过程
3，进一步认识多种页面置换算法的实现机制
二、实验预习（预备知识的问题及回答）
1．描述请求分页的地址转换过程。
2．解释FIFO页面置换算法所产生的Belady现象。
答：
Belady现象是指当进程分配的内存块数增加时，进程缺页率反而上升的现象。
FIFO算法在页面置换时，总是淘汰先进入主存的页面，而先进入主存的页面并不一定是以后用不到的页面，如果这些页面以后需
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