Linux操作系统课程实践

2014年春季学期A卷、考查、开卷课程名称UNIX/Linux操作系统课程实践命题教师：适用班级：答卷说明：1.本试卷共1页，1个大题，满分100分，时间120分钟。

学号：姓名：班别：一、作品题：(本大题共1大题，共100分)。

实践总结要求包括：1﹑3500字以上；（10分）2﹑详细论述Linux系统下各目录的主要功能；（10分）3﹑论述shell的基本工作原理；（10分）4﹑结合程序实例详细论述常用的5种进程通信方式；（30分）5﹑对进程与线程的区别进行分析；（10分）6﹑结合实例对gcc﹑gdb﹑make的实现方法做详尽论述；（20分）7﹑结合套接字理论对TCP﹑UDP通信原理进行论述；（10分）一、详细论述Linux系统下各目录的主要功能1./bin目录/bin目录包含了引导启动所需的命令或普通用户可能用的命令(可能在引导启动后)。

这些命令都是二进制文件的可执行程序(bin是binary - -二进制的简称)，多是系统中重要的系统文件。

2./sbin目录/sbin目录类似/bin，也用于存储二进制文件。

因为其中的大部分文件多是系统管理员使用的基本的系统程序，所以虽然普通用户必要且允许时可以使用，但一般不给普通用户使用。

3./etc目录/etc目录存放着各种系统配置文件，其中包括了用户信息文件 /etc/passwd，系统初始化文件/etc/rc等。

linux正是*这些文件才得以正常地运行。

4./root目录/root目录是超级用户的目录。

5./lib目录/lib目录是根文件系统上的程序所需的共享库，存放了根文件系统程序运行所需的共享文件。

这些文件包含了可被许多程序共享的代码，以避免每个程序都包含有相同的子程序的副本，故可以使得可执行文件变得更小，节省空间。

6./lib/modules目录/lib/modules目录包含系统核心可加载各种模块，尤其是那些在恢复损坏的系统时重新引导系统所需的模块(例如网络和文件系统驱动)。

7./dev目录/dev目录存放了设备文件，即设备驱动程序，用户通过这些文件访问外部设备。

比如，用户可以通过访问/dev/mouse来访问鼠标的输入，就像访问其他文件一样。

8./tmp目录/tmp目录存放程序在运行时产生的信息和数据。

但在引导启动后，运行的程序最好使用/var/tmp来代替/tmp，因为前者可能拥有一个更大的磁盘空间。

9./boot目录/boot目录存放引导加载器(bootstrap loader)使用的文件，如lilo，核心映像也经常放在这里，而不是放在根目录中。

但是如果有许多核心映像，这个目录就可能变得很大，这时使用单独的文件系统会更好一些。

还有一点要注意的是，要确保核心映像必须在ide硬盘的前1024柱面内。

10./mnt目录/mnt目录是系统管理员临时安装(mount)文件系统的安装点。

程序并不自动支持安装到/mnt。

/mnt下面可以分为许多子目录，例如/mnt/dosa可能是使用msdos文件系统的软驱，而/mnt/exta可能是使用ext2文件系统的软驱，/mnt/cdrom 光驱等等。

二﹑论述shell的基本工作原理Linux系统提供给用户的最重要的系统程序是Shell命令语言解释程序。

它不属于内核部分，而是在核心之外，以用户态方式运行。

其基本功能是解释并执行用户打入的各种命令，实现用户与Linux核心的接口。

系统初启后，核心为每个终端用户建立一个进程去执行Shell解释程序。

它的执行过程基本上按如下步骤：(1)读取用户由键盘输入的命令行。

(2)分析命令，以命令名作为文件名，并将其它参数改造为系统调用execve( )内部处理所要求的形式。

(3)终端进程调用fork( )建立一个子进程。

(4)终端进程本身用系统调用wait4( )来等待子进程完成（如果是后台命令，则不等待）。

当子进程运行时调用execve( )，子进程根据文件名（即命令名）到目录中查找有关文件（这是命令解释程序构成的文件），将它调入内存，执行这个程序（解释这条命令）。

(5)如果命令末尾有&号（后台命令符号），则终端进程不用系统调用wait4( )等待，立即发提示符，让用户输入下一个命令，转⑴。

如果命令末尾没有&号，则终端进程要一直等待，当子进程（即运行命令的进程）完成处理后终止，向父进程（终端进程）报告，此时终端进程醒来，在做必要的判别等工作后，终端进程发提示符，让用户输入新的命令，重复上述处理过程。

三、结合程序实例详细论述常用的5种进程通信方式linux使用的进程间通信方式：（1）管道（pipe）（2）信号（signal）（3）消息队列（4）共享内存（5）信号量1、管道通信普通的Linuxshell都允许重定向，而重定向使用的就是管道。

例如：ps|grepvsftpd.管道是单向的、先进先出的、无结构的、固定大小的字节流，它把一个进程的标准输出和另一个进程的标准输入连接在一起。

写进程在管道的尾端写入数据，读进程在管道的道端读出数据。

数据读出后将从管道中移走，其它读进程都不能再读到这些数据。

管道提供了简单的流控制机制。

进程试图读空管道时，在有数据写入管道前，进程将一直阻塞。

同样，管道已经满时，进程再试图写管道，在其它进程从管道中移走数据之前，写进程将一直阻塞。

管道主要用于不同进程间通信。

管道的创建fifo_write.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <errno.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define FIFO_SERVER "/tmp/myfifo"main(int argc,char** argv){int fd;char w_buf[100];int nwrite;/*打开管道*/fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);if(argc==1){printf("Please send something\n");exit(-1);}strcpy(w_buf,argv[1]);/* 向管道写入数据 */if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1){if(errno==EAGAIN)printf("The FIFO has not been read yet.Please try later\n");}elseprintf("write %s to the FIFO\n",w_buf);}fifo_read.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <errno.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define FIFO "/tmp/myfifo"main(int argc,char** argv){char buf_r[100];int fd;int nread;/* 创建管道 */if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))printf("cannot create fifoserver\n");printf("Preparing for reading bytes...\n");memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));/* 打开管道 */fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);if(fd==-1){perror("open");exit(1);}while(1){memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1){if(errno==EAGAIN)printf("no data yet\n");}printf("read %s from FIFO\n",buf_r);sleep(1);}pause(); /*暂停，等待信号*/unlink(FIFO); //删除文件}2、信号信号概述信号是软件中断。

它用于在一个或多个进程之间传递异步信号。

很多条件可以产生一个信号。

A、当用户按某些终端键时，产生信号。

在终端上按DELETE键通常产生中断信号（SIGINT）。

这是停止一个已失去控制程序的方法。

B、硬件异常产生信号：除数为0、无效的存储访问等等。

这些条件通常由硬件检测到，并将其通知内核。

然后内核为该条件发生时正在运行的进程产生适当的信号。

例如，对于执行一个无效存储访问的进程产生一个SIGSEGV。

C、进程用kill(2)函数可将信号发送给另一个进程或进程组。

自然，有些限制：接收信号进和发送信号进程的所有都必须相同，或发送信号进程的的所有者必须是超级用户。

D、用户可用Kill（ID值）命令将信号发送给其它进程。

此程序是Kill函数的界面。

常用此命令终止一个失控的后台进程。

E、当检测到某种软件条件已经发生，并将其通知有关进程时也产生信号。

这里并不是指硬件产生条件（如被0除），而是软件条件。

例如SIGURG（在网络连接上传来非规定波特率的数据）、SIGPIPE（在管道的读进程已终止后一个进程写此管道），以及SIGALRM（进程所设置的闹钟时间已经超时）。

内核为进程生产信号，来响应不同的事件，这些事件就是信号源。

主要信号源如下：（1）异常：进程运行过程中出现异常；（2）其它进程：一个进程可以向另一个或一组进程发送信号；（3）终端中断：Ctrl-c,Ctro-\等；（4）作业控制：前台、后台进程的管理；（5）分配额：CPU超时或文件大小突破限制；（6）通知：通知进程某事件发生，如I/O就绪等；（7）报警：计时器到期；Linux中的信号1、SIGHUP2、SIGINT（终止）3、SIGQUIT（退出）4、SIGILL5、SIGTRAP6、SIGIOT7、SIGBUS8、SIGFPE9、SIGKILL10、SIGUSER 11、SIGSEGVSIGUSER 12、SIGPIPE 13、SIGALRM14、SIGTERM 15、SIGCHLD 16、SIGCONT 17、SIGSTOP 18、SIGTSTP19、SIGTTIN 20、SIGTTOU 21、SIGURG 22、SIGXCPU 23、SIGXFSZ24、SIGVTALRM 25、SIGPROF 26、SIGWINCH 27、SIGIO 28、SIGPWR 常用的信号：SIGHUP：从终端上发出的结束信号；SIGINT：来自键盘的中断信号（Ctrl+c）SIGQUIT：来自键盘的退出信号；SIGFPE：浮点异常信号（例如浮点运算溢出）；SIGKILL：该信号结束接收信号的进程；SIGALRM：进程的定时器到期时，发送该信号；SIGTERM：kill命令生出的信号；SIGCHLD：标识子进程停止或结束的信号；SIGSTOP：来自键盘（Ctrl-Z)或调试程序的停止扫行信号可以要求系统在某个信号出现时按照下列三种方式中的一种进行操作。