操作系统实验指导书-final

中央民族大学操作系统实验指导书目录前言 (3)实验总体要求 (4)实验格式 (5)实验一：Linux的初步认识 (6)实验二: 系统调用实验 (9)实验三：进程同步实验 (16)实验四：进程通信实验 (21)实验五：页面调度算法模拟 (28)实验六：虚拟文件系统 (31)实验七：Linux Socket编程 (79)附加实验：linux的深入认识 (86)前言《操作系统》课程是计算机科学与技术专业的主干课。

操作系统是现代计算机系统中必不可少的基本系统软件，对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。

《操作系统》课程是一门理论和实践相结合的课程。

通过《操作系统》实验教学，可以是使学生深入地掌握操作系统的基本概念、基本原理，同时也可以使学生能够运用《操作系统》提供的方法与技巧对实际问题进行算法设计和程序设计，即能更好地实现与课程同步练习，又进一步深化理解和灵活掌握教学内容；又能培养学生程序设计及上机调试的能力。

这将为其后继课程如《计算机体系结构》、《计算机网络》等打下必要的基础，同时也为今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。

《操作系统》课程含有18学时的实验内容，要求学生完成linux的初步认识、进程同步、进程通信、页面调度算法模拟等实验，使学生了解和掌握操作系统的基本原理，掌握常用操作系统的使用和一般的管理方法等内容。

通过《操作系统》实践环节，培养学生认真分析问题、解决问题的能力，同时培养学生面对问题勤于思考及团队合作的意识，最终使学生达到理论与实践相结合的目的。

《操作系统》实验教学计划安排7个实验项目。

由于每个项目都是一个综合训练，仅仅依靠上机三个学时是远远不够的，尤其是实验6和实验7，具有很大的难度，教师可以根据学生的实际情况调整实验内容。

这里要求每个同学上实验课前必须做好充分的准备，如问题的分析、数据类型和系统的设计以及程序的编写、初步的调试等等，上机实验课主要是教师和同学们一起讨论和交流，共同解决系统设计和调试中的问题。

只有这样才能很好地达到实验教学的目的。

实验总体要求《操作系统》实验要求学生采用“实验小组”的形式，结合具体的内容进行设计。

具体要求如下：1．班级按实验小组进行分组，每组不得超过5人。

2．每个实验小组选出实验组长，由实验组长召集组员进行讨论、交流、学习。

3．实验中的每项任务要落实到人且规定该任务的起止日期和时间。

4．每个实验都要求每组上交一份实验报告，同时上交所有实验源程序。

实验报告格式题目:组长：组员：实验日期：实验目的：实验原理：（填写实验基础知识，程序等）实验结果分析：报告书写人：实验一：Linux的初步认识实验课时：2学时一、实验目的1、了解Linux系统的安装过程2、掌握基本的Shell命令3、了解vi编辑器的使用4、设计一个Shell程序5、设计C程序，在Shell下使用gcc编译器编译C程序6、设计一个makefile文件二、实验基本原理1、安装过程2、Linux基本指令监视系统的几个Linux基本命令:PS--查看系统的进程tty--查看当前使用的终端df--查看系统的文件系统的空间使用情况du--查看具体某个文件和目录的磁盘空间的占用情况free--查看使用的内存资源的情况一些其他常用的Linux命令:cal--显示日历 date--显示系统的日期和时间 clear--清屏 passwd--更改密码的指令cd--改变当前目录命令 pwd--显示目前所在目录的指令chmod--变更档案属性 mkdir--建立子目录rmdir--删除子目录命令 touch--建立一个文件rm--删除文件命令 mv--文件改名命令cp--文件复制命令 ls—列出指定目录的内容find--查找文件3、vi编辑器的使用（1）进入VI编辑器# vi filename，显示内容，如果没有此文件，则创建（2）用ESC进行VI和EX的切换（3）set nu 显示行号（4）输入 "i" 进入插入模式。

字符 "i" 将不会回显。

此后你输入的任何东西都将显示在缓存中（5）退出操作:wq保存文件，退出:q退出。

防止没有保存就退出。

:q! 退出。

无论保存与否，都退出4、编写简单的Shell程序（1）用vi编辑器编写以下文件代码hello.sh:#scriptname:shell_one#writer:leishouguo#select what you do#!/bin/bashecho "Welocme!$LOGNAME,the time is: $(date +%T) "echo ""echo "the cal of the month........................c"echo "Edit File..............................................e"echo "Exit.......................................................q"echo "Input your choice:"read choicecase $choice inc|C) echo "enter month:"read monthecho "enter year"read yearcal $month $yearset n+=1;;e|E) echo "Enter file name:"read fileif [[ -e $file ]]thenvi $fileset n+=1elseecho 'the file no exist'exit 1fi;;q|Q) echo "Bye"exit 1;;*) echo "illegal option"echo "$choice is not of the choices!" esacecho "the end!"（2）存盘后，在命令行终端设置权限：Chmod a+x hello.sh（3）执行：./hello.sh5、用vi编辑器编写c程序，使用gcc进行编译Int main(){Printf(“Hello,world!”);Return 0;}存盘后，在命令行终端编译：Gcc hello.c –o hello.exe执行：./hello.exe实验二：系统调用实验实验学时：2学时一、实验目的（1）设计程序，实现结果的不可再现性；使用同步原语，实现结果的可再现性（2）设计程序，使用递归及非递归方法对系统的进程数目进行压力测试，对运行时间进行监控二、实验基本原理简单的系统调用（1）fork()；当fork()函数返回值为0时，子进程成功创建，以下为子进程作用域（2）syscall(SYS_getpid)；调用系统函数syscall(),返回当前进程号（3）getpid()；调用系统函数getpid(),返回当前进程号（4）execl( )；头文件：#include <unistd.h>原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...);函数说明：execl()用来执行参数path字符串所代表的文件路径，接下来的参数代表执行该文件时传递的argv[0],argv[1].....是后一个参数必须用空指针NULL作结束返回值：成功则不返回值，失败返回-1，失败原因存于errno中三、参考程序1．程序的不可再现性：$cat tc_print.c#include<stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){printf("Thead %s has start!\n ",argv[1]);sleep(3);printf("Thread %s ended\n",argv[1]);return(0);}$cat ecp1.c#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<sys/wait.h>#include<sys/types.h>void main(){int *status;char *f="./tc_print"; /*要执行的程序名*/char *argv1[3],*argv2[3],*argv3[3],*argv4[3]; /*执行程序所需的参数*/argv1[0]="./tc_print";argv1[1]="1";argv1[2]=0; /*参数结束的标志*/argv2[0]="./tc_print";argv2[1]="2";argv2[2]=0;argv3[0]="./tc_print";argv3[1]="3";argv3[2]=0;argv4[0]="./tc_print";argv4[1]="4";argv4[2]=0;if(fork()==0) /*创建进程*/{execvp(f,argv1); /*执行程序*/sleep(1);execvp(f,argv2);sleep(1);}else{if(fork()==0) /*创建进程*/{execvp(f,argv3);sleep(1);}else{ wait(status);execvp(f,argv3);sleep(1);}}printf("End program!\n");}2．实现程序结果的可再现性（1）用wait()函数实现程序可再现性#include<stdio.h>int n=0;int status; //改动地点void pp(){n++;if(n>=10)return;wait(&status); //改动地点wait系统调用会使父进程阻塞直到一个子进程结束if(fork()==0){printf("%d",n);for(n=0;n<1000000;n++);}else pp();}int main(){int i;for(i=0;i<3;i++){ pp();printf("\n");}return 0;}（2）用信号量semget（）、semctl（）、semop（）实现进程同步#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/sem.h>#include<errno.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#define SEMKEY (key_t)0x200typedef union _senum{int val;struct semid_ds *buf;ushort *array;}semun;static int semid;struct sembuf p1={0,-1,0};//第一个是索引量,第二个-1是p操作，1是v操作。