操作系统实验报告 linux部分原创.docx
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操作系统实验报告linux部分原创
操作系统实验报告
（Linux部分）
班级：
姓名：
2.3Linux并发程序设计
（实验估计时间：
90分钟）
Ø背景知识
Ø实验目的
Ø工具/准备工作
Ø实验内容与步骤
背景知识
管道是Linux中最常用的进程间通信IPC机制。
利用管道时，一个进程的输出可成为另外一个进程的输入。
当输入输出的数据量特别大时，这种IPC机制非常有用。
可以想象，如果没有管道机制，而必须利用文件传递大量数据时，会造成许多空间和时间上的浪费。
在Linux中，通过将两个file结构指向同一个临时的索引节点，而两个索引节点又指向同一个物理页而实现管道。
实验目的
1）通过在Linux进程之间进行的通信实例来学习并发程序设计的方法。
2）通过Linux进程通信的程序设计与实现，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Linux进程管理概念。
3）通过阅读和分析Linux实验程序，学习Linux程序设计、调试和运行的方法。
工具/准备工作
在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。
需要准备一台运行Linux操作系统的计算机。
实验内容与步骤
并发程序的设计关键是使用创建进程的系统调用，使一个程序运行时可以生成几个同时运行的程序，如果程序中没有创建进程的动作则为顺序程序设计。
本实验中的并发程序例子完成两个程序child和father之间的数据传递工作，具体做法分为四步。
步骤1：
编制并发程序pipeline.c。
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“附件”-“文本编辑器”命令，在文本编辑中键入程序并保存为pipeline.c。
在该程序中定义管道和文件描述符，并且创建子进程child。
该程序用到的系统调用有pipe（）、dup（）、fork（）、close、execl（）、exit，它们的功能分别是建立管道、复制文件描述符、创建进程并使子进程与父进程有相同的程序正文、关闭文件描述符、用指定文件覆盖调用程序、撤销当前进程。
清单4-5pipeline.c
//定义管道程序
#defineSTD_INPUT0//定义标准输入设备描述符
#defineSTD_OUTPUT1//定义标准输出设备描述符
intfd[2];
main（）
{
staticcharprocess1[]="father",process2[]="child";
pipe（fd）;//定义管道
pipeline（process1,process2）;//调用自定义函数pipeline（）
pipeline（）;
exit
（1）;//程序结束
}
pipeline（char*process1,char*process2）
{
inti;
while（（i=fork（））==-1）;//创建进程，直到创建成功为止
if（i）
{
close（fd[0]）;//关闭管道输入描述符
close（STD_OUTPUT）;//关闭标准输出描述符1
dup（fd[1]）;//指定标准输出描述符1为管道写指针
close（fd[1]）;//关闭原始管道写指针
execl（process1,process1,0）;//用程序father覆盖当前程序
printf（"fatherfailed.\n"）;//execl（）执行失败
}
else
{
close（fd[1]）;//关闭管道输出描述符
close（STD_INPUT）;//关闭标准输入描述符0
dup（fd[0]）;//指定标准输入描述符0为管道读指针
close（fd[0]）;//关闭原始管道读指针
execl（process2,process2,0）;//用程序child覆盖当前程序
printf（"childfailed.\n"）;//execl（）执行失败
}
exit
（2）;//程序结束
}
步骤2：
编制“管道写”程序father.c作为父进程的一部分工作。
其内容如下：
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“附件”-“文本编辑器”命令，在文本编辑中键入程序并保存为father.c。
清单4-6father.c
main（）
{
staticcharstring[]=“Parentisusingpipewrite.”;
intlen;
len=sizeof（string）;
write（l,string,len）;/*将string中的内容写入管道中*/
printf（“parent,parent,parent\n\n\n”）;
exit（0）;
}
步骤3：
编制“管道读”程序child.c作为子进程的一部分工作。
其内容如下：
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“附件”-“文本编辑器”命令，在文本编辑中键入程序并保存为child.c。
清单4-7child.c
main（）
{
charoutput[30];
read（0,output,30）;/*从管道中读数据并存入output中*/
printf（“%s\nchild,child.\n”,output）;
return（0）;
}
步骤4：
编译。
Gcc–gpipeline.c–opipeline
Gcc–gfather.c–ofather
Gcc–gchild.c–ochild
步骤5：
运行。
./pipeline./father./child
若运行不成功，则应该用文本编辑器对源程序进行修改调试。
运行显示结果为：
childfailed.断开的管道
Parentisusingpipewrite.parent,parent,parent
输入的字符child,child.
2.4Linux重定向和管道
（实验估计时间：
90分钟）
Ø背景知识
Ø实验目的
Ø工具/准备工作
Ø实验内容与步骤
Ø可选练习
背景知识
在本实验中，我们将使用高级Linux命令来完成重定向和管道。
每一个Linux命令都有一个源作为标准输入，一个目的作为标准输出。
命令的输入通常来自键盘（尽管它也可以来自文件）。
命令通常输出到监视器或者屏幕上。
Linux计算环境使用重定向可以控制命令的I/O。
当试图把命令的输出保存到一个文件，以供以后查看的时候是很有用的。
通过管道，可以取得一个命令的输出，把它作为另一个命令的进一步处理的输入。
有几个元字符可用于输入/输出重定向符号：
输出重定向使用右尖括号（>，又称大于号）；输入重定向使用左尖括号（<，又称小于号）；出错输出重定向使用右尖括号之前有一个数字2（如2>）。
本实验重点在输出重定向。
重定向命令的格式是：
CommandRedirection-SymbolFile（textfileordevicefile）
标准输出比标准输入或标准出错更经常被重定向。
许多命令，如ls、cat、head和tail产生标准输出到屏幕上，常常会希望把这个输出重定向到一个文件中，以便将来查看、处理或者打印。
通过替换文件名，可以截获命令的输出，而不是让它到达默认的监视器上。
最强大的元字符之一是管道符号（|）。
管道取得一个命令的标准输出，把它作为标准输入传递给下一个命令（通常为more命令、lp（行式打印机）命令或者一个文件处理命令，如grep或sort）。
必须在管道的每边都有一个命令，命令和管道之间的空格是可选的。
管道命令的格式是：
command|command
实验目的
通过重定向和管道操作：
1）熟悉输入/输出（I/O）重定向；
2）把标准输出重定向创建一个文件；
3）防止使用重定向的时候覆盖文件；
4）把输出追加到一个现有的文件中；
5）把一个命令的输出导入到另一个命令中。
工具/准备工作
在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。
您需要做以下准备：
1）由指导老师分配的登录用户名（如user2）和口令。
2）一台运行RedHatLinux操作系统，带有GNOME的计算机。
实验内容与步骤
1.使用重定向标准输出符号
2.使用管道符号
在本实验中将会用到下列命令：
pwd：
显示当前的工作路径。
cd：
改变目录路径。
ls：
显示指定目录的内容。
more：
分页显示文件的内容。
这是用于显示文本文件的首选方法。
head：
截取显示文件的开头部分（默认为开头10行）。
tail：
截取显示文件的结尾部分（默认为最后10行）。
cal：
有关日历的命令。
set：
shell特性的设置。
echo：
显示变量的值。
ps：
显示当前进程。
data：
显示或设置系统日期和时间。
grep：
查找文件中有无指定的关键字。
提示：
如果对命令的格式不清楚，可以用man命令请求帮助，即：
manmore
步骤1：
开机，登录进入GNOME。
在GNOME登录框中填写指导老师分配的用户名和口令并登录。
步骤2：
访问命令行。
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“系统工具”-“终端”命令，打开终端窗口。
1.使用重定向标准输出符号
步骤3：
重定向标准输出，创建一个文件。
右尖括号或称大于符号（>）把命令的输出发送到一个文件中：
使用单个右尖括号，当指定文件名不存在的时候，将创建一个新文件；如果文件名存在，它将被覆盖。
（注意：
命令、重定向符号和文件名之间的空格是可选的）。
重定向标准输出命令的格式是：
command>file
1）为核实当前所在目录位置，使用什么命令？
pwd
如果当前位置不在主目录中，使用什么命令可以改变到主目录中？
cd
2）如果希望把文件和目录列表截获，存储为主目录中的一个文件，这样可以追踪主目录中有什么文件。
使用什么命令，把长文件列表的输出重定向，创建一个叫做homedir.list的文件。
ls>homedir.list
3）新文件homedir.list被放在哪里？
/home/student
使用ls命令核实新文件存在。
4）使用什么命令，以一次一屏的方式，来查看刚才创建的文件内容？
ls–l|morehomedir.list
5）使用head命令截获homedir.list文件的前10行，通过重定向，创建一个叫做dhomedir.list-top-10的新文件。
应该使用什么命令？
head-10homedir.list>dhomedir.list-top-10
使用more命令查看文件的内容。
6）使用tail命令，截获homedir.list文件的最后10行，通过重定向，创建一个叫做dhomedir.list-top-10的新文件。
使用什么命令？
tail-10homedir.list>dhomedir.list-top-10
使用more命令查看文件的内容。
7）截获cal-y命令的输出，把它存到名为calendar的文件中。
查看文件的内容。
截获了什么
cal–y>calendar|morecalendar
截获了2011年12个月的日历
8）截获cal2010命令的输出，把它存到名为calendar的文件中。
查看文件的内容。
其中有什么内容？
cal2010>calendar|morecalendar
日历有什么变化？
日历的内容变成2010年的了
步骤4：
防止使用重定向的时候覆盖文件。
在bashshell中，一个叫做noclobber的选项可以用来设定防止在重定向的过程中覆盖文件。
可以在命令行中使用$set-onoclobber命令来完成。
o代表选项。
为了重新激活clobber特性，使用$set-onoclobber；撤消则用set+onoclobber。
如果你使用的是cshshell，为了激活/撤消Cshell中的clobber特性，使用setnoclobber和unsetnoclobber。
1）输入命令，打开shell中的noclobber选项。
输入什么命令？
set–onoclobber
2）输入命令ls-l>homedir.list，结果是什么？
bash:
homedir.list:
cannotoverwriteexistingfile
3）输入命令ls-l>homedir.list2，结果是什么？
出现了一个新的名为homedir.list2的文件
步骤5：
向现有的文件追加输出。
如果想向一个现有的文件追加（添加到末尾）文本而不是覆盖它，可以使用双右尖括号（>>）。
这个选项当文件不存在的时候，会创建一个新文件，或者追加到已有文件。
追加命令的格式是：
command>>file
1）输入命令，显示“HappyBday”一行字，使用重定向符号截获输出，把它存到叫做bday4me的文件中。
使用什么命令？
echo“HappyBday”>>bday4me
2）输入命令，显示一行字，使用双重定向符号，把输出追加到bday4me文件中。
查看bday4me文件的内容。
其中有什么？
echo“你好”>>bady4me
3）输入命令，显示您出生年月的日历（如果在1985年的6月出生，输入cal61985），使用双重定向符号，把输出追加到bday4me文件中。
使用什么命令？
Cal121989>>bady4me
4）查看bday4me文件的内容。
注意这3个命令的输出在bday4me文件中已经被组合起来了。
您是在一周中的哪一天出生的？
周五
2.使用管道符号
步骤6：
把命令的输出导入到另一个命令中。
1）使用管道元字符，发送ls-l命令的输出，作为more命令的输入（注意：
如果在当前目录中没有太多的文件，使用/etc目录获取长列表）。
把输出作为more命令的输入的时候，得到什么结果？
结果以一屏一次的方式显示在屏幕上
2）查看使用ls–l|more命令列出来的文件，注意创建或修改的日期。
为了查看在同一个月被创建或修改的文件或目录的列表，可以使用grep命令对那个月进行搜索。
当月份显示在列表中的时候，指定它（例如：
Oct）。
输入命令ls-1|grepOct（或者想查找的月份）。
结果是什么？
只显示10月份创建的目录
3）目录总是4096字节大小。
输入命令ls-1|grep4096。
产生的列表是什么？
4096字节大小的目录显示
4）可以使用多个管道连接多个命令。
输入取得长文件列表输出的命令，把它输入给tail命令，然后到sort命令。
输入的命令是：
ls–l|tail|sort
5）ps（进程状态）命令用于查看Linux系统中运行什么进程。
把ps-e命令的输出输入给more命令。
-e选项将给出每一个在系统中运行的进程。
把输出输入到more命令中的结果是什么？
系统中运行的所有程序
步骤7：
删除在本实验中创建的文件和目录。
步骤8：
关闭终端窗口，注销。
可选练习
1.使用set-o命令不指定任何选项，可以查看noclobber特性是否已经打开。
1）输入set-o。
noclobber特性打开还是关闭的？
如果它是关闭的，打开它。
使用什么命令？
关闭的；set–onoclobber
2）永久的关闭noclobber特性。
使用什么命令？
set+onoclobber
2.可以把管道和重定向组合起来使用，达到特殊的效果。
输入命令创建一个名为top5.list的文件，内容为主目录中的头5行记录，使用什么命令？
ls–l|head-5>top5.list
3.4管理Linux系统进程
（实验估计时间：
90分钟）
ØØ 背景知识
ØØ 实验目的
ØØ 工具/准备工作
ØØ 实验内容与步骤
背景知识
在本实验中，我们将使用Linux命令工作，来标识和控制系统进程。
Linux操作系统使用进程管理作业，进程由系统或者用户初始化。
用户在Linux环境下执行的作业大多数都会启动一个进程。
进程可以启动或者派生一个子进程，这样创建了一个进程层次结构或者进程树，类似于具有父子关系的文件系统层次结构。
可以使用ps（进程状态）命令工作，监控系统进程，使用kill命令终止不想要的进程。
实验目的
1）回顾系统进程的概念，加深对Linux/UNIX进程管理的理解。
2）回顾ps命令和选项。
3）列出当前shell中的进程。
4）列出运行在系统中的所有进程。
5）根据命令名搜索特定的进程。
6）确定一个进程，终止它。
7）使用kill命令终止进程。
8）根据用户查找和终止进程。
9）根据命令名终止进程。
工具/准备工作
在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。
您需要做以下准备：
1）由指导老师分配的登录用户ID（如user2）和口令。
2）一台运行RedHatLinux操作系统的计算机。
实验内容与步骤
步骤1：
登录进入GNOME。
在Linux登录框中填写指导老师分配的用户名和口令，登录Linux系统。
步骤2：
访问命令行。
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“系统工具”-“终端”命令，打开“终端”窗口。
步骤3：
回顾系统进程概念。
每个运行的程序都会创建一个进程，进程分配到一个唯一的进程标识符（PID）。
PID被系统用于标识和跟踪进程，直到进程结束。
操作系统内核管理所有进程的初始化和终止。
每一个进程都要求系统资源（例如CPU时间和RAM空间）在其中工作。
当进程启动的时候，操作系统把系统资源分配给每个进程，当进程终止的时候，系统回收这些资源。
在Linux系统启动的时候，首先启动的两个进程是sched（调度）和init（初始化），它们管理着其他进程。
Linux系统中有几种不同类型的进程：
守护进程：
由Linux内核启动的进程，为了特定目的而存在。
例如，lpsched守护进程存在只是为了处理打印作业。
父进程：
派生其他进程的进程是父进程。
一个叫做init的守护进程是第一个调用的进程。
每一个进程，除了init之外，都有一个父进程。
子进程：
由其他进程派生出来的进程叫做子进程。
孤儿进程：
在进程返回输出之前，它的父进程结束了，这样的进程叫做孤儿进程。
僵进程：
子进程没有带着输出返回给父进程。
这样的进程在系统中变成丢失的进程。
使用此前的信息，完成以下填空：
1）Linux系统中，几乎每一个启动的进程，都会由内核分配一个唯一的PID进程标识符，用于跟踪从进程启动到进程结束。
2）当启动新进程的时候，内核也给它们分配系统资源，如CPU时间和RAM空间。
3）永远不向父进程返回输出的进程叫做僵进程。
4）由父进程派生出来的进程叫做子进程。
5）父进程是一个派生另一个进程的进程。
6）运行用于提供服务的Linux系统进程是守护进程。
7）如果父进程在子进程之前结束，它创建了一个孤儿进程。
步骤4：
回顾ps命令和信息。
ps命令用于列出当前系统中运行的进程。
如果一个进程耗时太长，或者看上去好像已经终止了，表现为一个终端窗口不再响应或挂起，通常需要使用ps查看系统中的进程。
通过列出进程，可以查看初始化进程的命令或程序的名字，以及所有它派生出来的子进程。
通过多次执行ps命令，查看进程的时间——进程占用的CPU时间，可以检查一个进程是否还在运行。
如果时间小再增长，那么进程可能已经终止了。
如果进程占用太长的时间或者已经停止，可以使用ps命令检查进程的进程ID（PID），然后杀死进程。
ps命令的输出将显示PID号和与其相关的命令或程序。
PID号通常用于终止一个进程。
ps命令（ps[-options]）的3个主要选项如下表所示。
表3-5ps命令选项
ps选项
意义
功能
Ps
无选项
显示当前shell或终端窗口中，当前用户的进程信息
ps–e
每一个
显示系统中每一个进程的信息
ps–f
完全
产生一个完全列表，给出每个进程的所有可用信息
ps-uuserid
用户
显示特定用户的所有进程
基本的ps命令显示在当前shell中的进程信息，用户只能够查看在这个终端窗口中初始化的进程。
输入ps命令，将结果填入表3-6中。
表3-6实验记录
PID
TTY
TIME
CMD
4894
pts/0
00:
00:
00
bash
4949
pts/0
00:
00:
00
ps
从当前终端窗口中，练习使用给出的每个选项的ps命令。
输入ps-f命令，显示运行在系统中的某个进程的完全信息，填入表3-7中。
表3-7实验记录
UID
PID
PPID
C
STIME
TTY
TIME
CMD
student
4894
4892
0
08:
09
pts/0
00:
00:
00
bash
student
4957
4894
0
08:
31
pts/0
00:
00:
00
ps-f
ps-f命令输出的各栏标题见表3-8所示。
表3-8ps-f栏标题
值
描述
UID
初始化进程的用户ID
PID
进程的进程标识号。
PID可以用来杀死进程
PPID
进程的父进程标识号
C
进程的优先级
STIME
进程的启动时间
TTY
控制进程终端的终端举型
TIME
进程使用的CPU时间的数量
CMD
命令名守护进程（执行的程序的名字）
步骤5：
列出系统中运行的所有进程。
输入ps-ef命令，显示运行在系统中的各个进程的完全信息。
执行该命令，并与ps–f命令的输出结果对照，一致吗？
有何不同？
不一致；ps–ef显示的信息内容要多于ps-f
注意分析当前终端窗口中的输出结果：
a.显示了多少个进程？
62个
b.进程ID的PID是什么？
进程的进程标示号
c.启动进程的命令（CMD）是什么？
sched
d.请观察，什么命令的PID号是1？
init
e.再次运行ps–ef命令，计算进程的数目：
62个
然后执行下列命令把输出结果输入到wc命令中：
manps|wc
第一个数字显示的是行的数目，也是进程的数目：
577
执行man
升级会员 