操作系统实验三文件系统和设备管理.docx

1、操作系统实验三文件系统和设备管理 实验三 文件系统和设备管理 作者：学 号：班 级学院(系)：计算机学院专业：指导教师：分 数：目 录 1. 实验目的 22. 实验要求 23. 具体实现 23.1. LINUX下串口的非阻塞读写程序 23.2. 模块 3 3.3 实现一个procfs文件系统的模块 7 4. 实验心得5.附录 源代码 91. 实验目的了解LINUX下文件系统和I/O的实现，了解其中模块的设计。2. 项目要求（a） 实现一个LINUX下串口的非阻塞读写程序。（b） 了解LINUX下模块的实现方式，及相应的编译和安装及卸载过程。实现一个模块，在模块安装时可打印信息（Hello）和卸

2、载时打印信息（Goodbye）.（c） 实现一个procfs文件系统的模块。3. 具体实现3.1 LINUX下串口的非阻塞读写程序在 Linux 下串口文件是位于 /dev 下，串口一 为 /dev/ttyS0，串口二为 /dev/ttyS1打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作：int fd;/*以读写方式打开串口*/fd = open( /dev/ttyS0, O_RDWR);if (-1 = fd) /* 不能打开串口一*/ perror( 提示错误！);在使用时还应当设置串口、读写串口、关闭串口等，通过查阅资料实现了对串口的读写代码见附录3.2 模块模块是具有独立功能的程序，它可以被

3、单独编译，但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行，这与运行在用户空间的进程是不同的。模块通常由一组函数和数据结构组成，用来实现一种文件系统、一个驱动程序或其他内核上层的功能。 首先在电脑里编写一段C语言代码，hello.c。代码如下分析：(1)在内核模块的开始一部分，跟C语言的一般程序一样，是模块所需要的头文件。(2)模块许可证声明，这部分是必须有的。模块许可证（LICENSE）声明描述内核模块的许可权限，如果不声明LICENSE，模块被加载时，将收到内核被污染（kernel tainted）的警告。大多数情况下，内核模块应遵守GPL兼容许可权。Linux2.6内

4、核模块最常见的是以MODULE_LICENSE（Dual BSD/GPL)语句声明模块采用BSD/GPL双LICENSE。(3)模块加载函数，这部分是必须的。模块加载函数必须“module_init(函数名)“的形式被指定。它返回整形值，若初始化成功，应返回0。在上面那个例子当中，hello_init（）函数就是模块加载函数需要执行的，主要是打印一条信息。(4)跟模块加载函数相对应的就是模块卸载函数，这部分也是必须的。模块卸载函数在模块卸载的时候执行，不返回任何值，必须以“module_exit(函数名)“的形式来指定。在上面的例子中，hello_exit（）函数就是模块卸载函数需要执行的，只

5、要是打印了一条退出信息。(5)函数最后的一部分，是模块声明与描述部分。这部分可有可无。在Linux内核模块中，我们可以用MODULE_AUTHOR,MODULE_DESCRIPTION,MODULE_VERSION,MODULE_DEVICE_TABLE,MODULE_ALIAS分别声明模块的作者、描述、版本、设备表和别名。（6）module_init（）是驱动程序初始化的入口点。它就相当于c语言程序中的main（）函数。对于内置的模块，内核在引导时调用该引导点，对于可加载模块则在模块插入到内核时才调用。（7）模块加载函数和模块卸载函数中都用到了printk（）函数，该函数是由内核定义的，功能

6、与C库中的printf（）类似，它把要打印的信息输出到终端或系统日志中。其次，编写Makefile文件，通过它来管理一个庞大的项目是再好不过的。下面我们就在刚才.c文件目录下编写一个Makefile文件。对应的代码如下： pwd是获得当前的相对路径，然后就是获得当前的内核版本号，我们可以用uname -r命令，这样我们就获得了当前内核的绝对路径。这样做的一个好处，就是你可以在不同的内核版本中进行移植，而且可读性也增强了。 有了Makefile文件后，就离成功不远了。在.c文件的同一目录下，执行make命令，系统会在当前目录下生成各种文件。其中就有与之相关的.o和.ko文件。hello.ko就是

7、模块目标文件。到此，模块编译好了。截图如下： 模块编译好了，但是还不能为我们工作。下面就是将目标模块插入到内核和从内核中删除。这里需要用到两个命令，insmod和rmmod 我们光看这两个命令单词就能猜出他们的意思。输入命令：sudo insmod hello.ko。要看信息必须要进入到日志文件中，可输入命令进到系统日志：dmesg，会发现有一条信息，Hello World，说明我们刚才编写的模块已经插入到内核当中了。接下来输入命令：sudo rmmod hello.ko。再输入命令打开系统日志，我们会发现在会有一个新的信息Goodbye，这说明我们的模块卸载成功。至此，实现一个模块，在模块安

8、装时可打印信息（Hello world）和卸载时打印信息（Goodbye）完成3.3 实现一个procfs文件系统的模块/proc文件系统是在LINUX系统中的一个特殊部分，它并不属于任何应用的文件系统，它的主要作用是用于用户与系统的参数交换，但使用更多的是通过/proc系统中的文件内容来查看系统当前运行状态。程序中主要是要靠调用LINUX提供的系统函数来创建表项和文件夹，并且通过修改读写函数的指针，可以实现对于该文件读写的重调用。其中，建立文件和文件夹的函数是：static struct proc_dir_entry *mydir;static struct proc_dir_entry *

9、pfile;static int myproc_write(struct file *, const char _user *, unsigned long, void *)static int myproc_read(char *, char *, off_t , int , int *, void *)编写Makefile文件，和上面的类似，这里就不过多赘述。编写编译procfc_模块,：生成如下文件：在/procfc_os中创建mydir文件夹4 实验心得（a）在实验中初步学习了LINUX串口编程，了解了各个函数的功能。因为硬件的关系，故只是模拟了串口的写入及读出。实际中应该将两个串口相

10、 连来实现（b）本次实验中亲自动手实践了LINUX内核的模块编程，并初步了解了内核模块在LINUX内核中的位置和运行方式。加强了对linux模块的了解（c）本次实验中结合内核模块的编程方式，通过上网查找资料及去图书馆借阅书籍，学会写PROC文件系统的文件。 5 附录（3.1及3.3的原程序）5.1#include #include #include #include #include int main() int fd,flag,wr_num=0,rd_num=0; char send_buf512,recv_buf512; while(1) fd=open(/dev/minttyS0,O_R

11、DWR|O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd=-1) printf(can not open the COM1!n); else fcntl(fd, F_SETFL, 0); printf(open Input-serial port successfully!n); printf(Input:n); scanf(%s,send_buf); wr_num=write(fd,send_buf,sizeof(send_buf);/*先写入*/ if(wr_num0) printf(write success!nn); else printf(write fail!nn); sleep

12、(1); close(fd); fd=open(/dev/minttyS0,O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd=-1) printf(can not open the COM2!n); else fcntl(fd, F_SETFL, 0); printf(open Output-serial port successfully!n); rd_num=read(fd,recv_buf,sizeof(recv_buf);/*再读出*/ if(rd_num0) recv_bufrd_num = 0; printf(we can read %s from the COM1

13、.total:%d charactersnn,recv_buf,rd_num); else printf(read fail!n); sleep(2); close(fd); 5.2 #include #include #include static struct proc_dir_entry *mydir;static struct proc_dir_entry *pfile;static char msg255;static int myproc_read(char *page, char *start, off_t off, int count, int *eof, void *data

14、) int len = strlen(msg); if (off = len) return 0; if (count len - off) count = len - off; memcpy(page + off, msg + off, count); return off + count;static int myproc_write(struct file *file, const char _user *buffer, unsigned long count, void *data) unsigned long count2 = count; if (count2 = sizeof(m

15、sg) count2 = sizeof(msg) - 1; if (copy_from_user(msg, buffer, count2) return -EFAULT; msgcount2 = 0; return count;static int _init myproc_init(void) mydir = proc_mkdir(mydir, NULL); if (!mydir) printk(KERN_ERR Cant create /procfc_os/mydirn); return -1; pfile = create_proc_entry(Pool, 0666, mydir); if (!pfile) printk(KERN_ERR Cant create /procfc_os/mydir/pooln); remove_proc_entry(mydir, NULL); return -1; pfile-read_proc = myproc_read; pfile-write_proc = myproc_write; return 0;static void _exit myproc_exit(void) remove_proc_entry(pool, mydir); remove_proc_entry(mydir, NULL);