西安交通大学操作系统课内实验报告Word格式文档下载.docx

1、在编辑器中输入以下内容#!/bin/bashecho Hello World!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/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将 count 文件复制到当前目录下，然后在当前目录下建立文件

2、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 int main（） int iUid; iUid=fork（）; if（iUid=0） for（;） printf

3、（This is child process.n）; sleep（1）; if（iUid0） printf（This is parent process.n sleep（1）; if（iUid0） printf（Can not use system call.n return 0; 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：asmlinkage int sys_foo（int x） printf（“%dn”,x）;编程调用创建的系统调用 foo（），观察结果。#include _syscall1（char*,foo,int,ret）main（）int

4、 I,J; I=100; J=0; J=foo（I）;printf（This is the result of new kerneln%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。#includeasmlinkage long sys_newcall（int i） /printk（this is a system call made by yourselfn return（i*10）;测试新的System_callCODE: vi test.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

5、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

6、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：Child process 1 is killed by parent ! Child process 2 i

7、s 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!2.实验源码：signal.hunistd.hsys/types.hint 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）;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（pi

8、d2 = 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 / 等待第2个子进程2结束的信号 printf（n Parent process is killed !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 n Child process 2 is killed b

9、y parent !exit（0）;else signal（16,stop）; / 等待进程1被杀死的中断号16 n Child process 1 is killed by parent ! void stop（ ） 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“Child process 1 is killed by parent !” 和“Child process 2 is killed by parent !”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

10、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：Child process 1 is sending 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

11、息，然后再接收子进程P2发来的消息。2.程序源码：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! / 给Outpipe赋值 write（

12、fd1,OutPipe,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 / 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） n Child process 2 is sending message!wait（0）; / 等待子进程1 结束 read（fd0,InPipe,50）; / 从管道中读出数据 %sn,InPipe）; / 显示读出的数据 / 等待子进程2 结束 read（fd0,InPipe,50）;3.运行结果截图：4.简要分析

13、 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（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。 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

14、，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

15、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int getpid（） 获得当前进程的idvoid srand （ int a ） 以a为种子产生随机数int rand（） 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（First In

16、 First Out）运行结果截图：2） 最近最少使用算法LRU（Least Recently Used）3） 最佳置换算法OPT（Optimal Replacement）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lsb.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

17、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：