操作系统实验报告.docx

1、操作系统实验报告操作系统原理实验报告实验一：用户接口实验一实验目的1)理解面向操作命令的接口Shell。2)学会简单的shell编码。3)理解操作系统调用的运行机制。4)掌握创建系统调用的方法。二实验内容1）控制台命令接口实验 该实验是通过“几种操作系统的控制台命令”、“终端处理程序”、“命令解释程序”和“Linux操作系统的bash”来让实验者理解面向操作命令的接口shell和进行简单的shell编程。查看bash版本。编写bash脚本，统计/my目录下c语言文件的个数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

2、“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。编程调用创建的系统调用foo（），观察结果。自己创建一个系统调用mycall（），实现功能：显示字符串到屏幕上。编程调用自己创建的系统调用。三实验原理1.控制台命令接口操作系统向用户提供一组控制台命令，用户可以通过终端输入命令的方式获得操作系统的服务，并由此来控制自己作业的运行。一般来讲，控制台命令应该包含：一组命令、终端处理程序以及命令解释程序。1)bash的由来 当登录Linux或者打开一个xterm时，当前默认的shell就是bash。B

3、ash是GNU Project的shell。GNU Project是自由软件基金会（Free Software Foundation）的一部分。它对Linux下的许多编程工具负责。Bash（Bourne Again Shell）是自由软件基金会发布的Bourne shell的兼容程序。它包含了其他有些shell的许多良好的特性，功能非常的全面。很多Linux版本都供bash。2)bash的大致原理 bash处理自己的脚本时，先找到需要处理的命令名称，进而在当前用户的默认命令目录中找到对应的命令，这些默认目录一般是/usr/bin、/bin或 /sbin。在执行这些命令时，先使用进程创建系统调用

4、fork（），在使用exex（）来执行这些命令。2.系统调用系统调用是操作系统为程序员提供的接口服务。使用系统调用，程序员可以更充分的利用计算机资源，使编写的程序更加灵活，功能更加强大。程序员在对系统充分了解的情况下甚至可以订做系统调用，实现那些非专业程序员所难以实现的功能。四实验步骤1.控制台命令接口实验指导1)查看bash版本 在shell提示符下输入： $echo $BASH_VERSION显示如下结果：2)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。（1）进入自己的工作目录，

5、用vi编写名为count的文件 cd /home/student #在home/student目录下编程vi count 下面是脚本程序： #! /bin/bashfunction countecho n Number of matches for $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 （2）执行 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my： mkdir my3)cd myvi 1.c #在my目录下建立几个c文件,以便用来进行测试.cd .chmod +x countcount ./my/*.c 2.系统调用实验指

6、导1)编程调用一个系统调用fork（） 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 int main() int iUid; iUid=fork(); if(iUid=0) for(;) printf(This is parent.n); sleep(1); if(iUid0) for(;) printf(This is child.n); sleep(1); if(iUid0) printf(Can not use system call.n); return 0; 下面是可能得到的一种结

7、果： this is child.this is parent.this is child.this is parent.this is parent.this is child.this is child.this is parent.this is parent.this is child.this is child.this is parent.this is parent.this is child. 执行结果：五实验结果分析：1.学会了基本的文件操作以及函数执行，验证了结果;2.父进程与子进程交替执行系统调用,由于完成系统调用后都会睡眠，所以其他进程可以执行，得到上述结果。六实验总结

8、：本次实验通过内核编译的方式来了解操作系统的具体调用方式。在此过程中主要是熟悉Linux系统的几种终端命令上。通过此次操作系统实验，我对Linux操作系统内核有了初步的了解。实验二：进程管理实验一实验目的a)加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。b)进一步认识并发执行的实质。c)分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。d)了解Linux系统中进程通信的基本原理。二实验内容1.编制实现软中断通信的程序 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ki

9、ll()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：Child process 1 is killed by parent ! Child process 2 is killed by parent ! 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：Parent process is killed! 多运行几次编写的程序，简略分析出现不同结果的原因。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： Child process 1 is sending

10、a message! Child process 2 is sending a message! 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。三实验原理1.进程的软中断通信（1）算法流程图（2）源程序如下（旁边有加补充注释）：#include #include #include #include int wait_flag; void stop( ); main( ) int pid1, pid2; / 定义两个进程号变量 signal(3,stop); / 或者 signal(14,stop); whi

11、le(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1kill(pid2,17); / 杀死进程2 wait(0); / 等待第1个子进程1结束的信号 wait(0); / 等待第2个子进程2结束的信号 printf(n Parent process is killed !n); exit(0);

12、/ 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 printf(n Child process 2 is killed by parent !n); exit(0); else wait_flag = 1; signal(16,stop); / 等待进程1被杀死的中断号16 printf(n Child process 1 is killed by parent !n); exit(0); void stop( ) wait_flag = 0; 2、进程的管道通信 （1）算法流程图（2）参考程序源代码#include #

13、include #include int pid1,pid2; / 定义两个进程变量 main( ) int fd2; char OutPipe100,InPipe100; / 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(fd1,1,0); / 锁定管道 sprintf(OutPipe,n Child process 1 is sending message!n); / 给Outpipe赋值 write(fd1,O

14、utPipe,50); / 向管道写入数据 sleep(5); / 等待读进程读出数据 lockf(fd1,0,0); / 解除管道的锁定 exit(0); / 结束进程1 else while(pid2 = fork() = -1); / 若进程2创建不成功,则空循环 if(pid2 = 0) lockf(fd1,1,0); sprintf(OutPipe,n Child process 2 is sending message!n); write(fd1,OutPipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else wait(0); / 等待子进

15、程1 结束 read(fd0,InPipe,50); / 从管道中读出数据 printf(%sn,InPipe); / 显示读出的数据 wait(0); / 等待子进程2 结束 read(fd0,InPipe,50); printf(%sn,InPipe); exit(0); / 父进程结束 四实验过程：1.编写程序；2.执行并分析结果五实验结果：1.进程的软中断通信：实验结果：2.进程的管道通信:实验结果：六.实验结果分析：1.进程的软中断通信：现象：运行结果中“Child process 1 is killed by parent !”“Child process 2 is killed

16、by parent !”第一次运行结果中，以上两语句相继出现，但是多次运行之后，此两条语句出现的先后顺序可能颠倒。根据进程调度原理，父子进程被创建之后，均处在就绪状态，且此两个进程共享同一个代码段，分别参加调度、执行，直到运行结束。但是无法明确调用的先后顺序。故父子进程哪一个先从fork()函数中返回继续执行语句的顺序也是不确定，会随着系统调用策略以及资源的分配状态而改变。2. 进程的管道通信:1)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(fd1,1,0)函数实现对管道的加锁操作，用lock(fd1,0,0)解除管道的锁定。2)同步：当写进程把一定数

17、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。3)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。管道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上述3方面的协调能力。七实验总结：通过上述实验，我对操作系统进程的调用与管道的应用有了更为深刻的印象，从而加快了理论知识的实践化，在上机的过程中碰到了一些难题，通过询问老师以及查阅资料最终得到了解决。