unix作业

《UNIX_Linux操作系统内核结构》课程报告题目1、如果几个进程竞争一个缓冲区，内核保证没有一个进程会永远睡眠等待，但并不保证不会出现一个进程一直等待得不到缓冲区的情况发生。

请重新设计算法getblk 以保证一个进程最终能用上一个缓冲区。

2、在通常的目录结构中，对目录项的搜索都是线性的。

请设计一种新的目录结构，其中各目录项是按其hash 值以某种方式排列的，对其中目录项的搜索也是按其hash值来查找的。

3、一个进程可以用“追加写（APPEND）”方式打开一个文件，这表明每次写操作都是从标识当前文件尾的字节偏移量处开始。

如果一个进程以“追加写”方式打开一个文件，并定位于文件头，会发生什么呢？4、设计一个系统调用，该系统调用将一个已存在的文件截为任意给定的大小，并说明实现方法。

5、UNIX系统V允许一个路径名分量最长达14个字符。

namei算法把一个路径名分量中多余的字节截掉。

假设保持定长目录项的目录结构，应该怎样设计目录结构和namei算法，才能允许任意长度的目录项名称？6、在UNIX的文件系统中，文件的物理存储结构是以索引方式来组织的。

如果将存储结构改为串联方式，即在每个数据块的末尾加上一个指向下一个数据块的指针，则文件系统应做哪些修改？7、如果有10个进程都要对同一个文件进行顺序地读操作，请分析比较这10个进程分别在串行运行和并行运行这两种运行模式下，哪一种的综合效率更高？8、下面的代码段创建一个具有两个进程的环。

int fd[2];pipe(fd);dup2(fd[0], STDIN_FILENO);dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);close(fd[0]);close(fd[1]);pipe(fd);if(fork()==0)dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);elsedup2(fd[0], STDIN_FILENO);close(fd[0]);close(fd[1]);其中dup2(oldfd, newfd)函数是把文件描述符oldfd指向的内容复制到文件描述符newfd 中，STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO是进程的标准输入和标准输出文件描述符。

试分析其主要工作过程。

如果用此结构来建立三个进程的环，又该如何修改该程序？报告上交时间：2013年11月21日（周四）上午8：30～10：00报告上交地点：信软学院大楼西106室1、每次当进程被唤醒去争夺缓冲区时，恰好有其他更高优先级也在等待该缓冲区资源，此时该进程由于得不到缓冲区而继续睡眠等待下去，这样就会出现一个进程一直等待得不到缓冲区的情况发生。

可以用以下办法解决上述问题：当一个进程连续多次因为得不到缓冲区而睡眠等待时，使该进程以较高的优先级睡眠等待缓冲区资源的出现，当该进程再次被唤醒时，就可以争夺到缓冲区。

重新设计的getblk算法如下：算法 getblk_new输入：文件系统号块号输出: 现在能被磁盘使用的上的上了锁的缓冲区{int waitNum = 0;int max = ox01;while(没有找到缓冲区){if(块在散队列中){if(快忙){if(++waitNum > max){sleep(以较高的优先级等待“缓冲区变为空闲”事件);continue;}else{sleep(等待“缓冲区变为空闲”事件);continue;}为缓冲区标记为“忙”从空闲表上取下缓冲区；return (缓冲区)；}}else{if(缓冲表上无缓冲区){if(++waitNum > max){sleep(以较高的优先级等待“任何缓冲区变为空闲”事件);continue;}else{sleep(等待“任何缓冲区变为空闲”事件);continue;}从空闲表上取下缓冲区；if(缓冲区标记着延时写){把缓冲区异步写到磁盘上;continue;}从旧的散列队列中取下缓冲区；把缓冲区投入新的散列队列；return (缓冲区)；}}}}2、新的目录结构中，目录项结构如下：字节偏移量（hash值）索引结点号文件名Hash函数的关键字取文件名的第一、第二个字符的ASCII码值的和拼接第三、第四个字符的ASCII码值的和，再拼接第五、第六个字符的ASCII码值的和。

最后加上其它所有字符的ASCII码值的和。

如passwd，关键字key为：209230219(112+97，115+115，119+100)。

Hash函数如下：hash地址1=(key mod 40960) - ( (key mod 40960) mod 16)hash地址2=(key mod 4235264) - ( (key mod 4235264) mod 16)hash地址3=(key mod 4299202560) - ( (key mod 4299202560) mod 16)这三个hash函数能够保证hash地址的值是16的整数倍。

三式中的40960，4235264，4299202560分别表示直接块、一次间接块、二次间接块的存储空间的最大偏移量。

所以求得的hash地址分别映射到直接块、一次间接块、二次间接块的数据存储空间。

事实上，我们更希望多数文件目录存放在直接块中，因为读一次间接块和二次间接块需要额外的磁盘操作时间，所以，我们在设计系统时考虑的是充分利用直接块中的存储空间。

在新建文件或者目录时或者搜索数据时，先存取直接块，如果直接块中找不到所需数据或找不到合适的存取地址。

就在间接块的存储空间中搜索。

利用线性探测法和建立公共溢出区解决hash冲突。

新建一个文件或目录时，首先用计算hash地址1，通过bmap算法把这个hash地址转换成磁盘块号，同时也计算出块内偏移量。

再通过bread算法把该块读人内存，根据块内偏移量访问对应的目录项。

3、如果一个进程以“追加写”方式打开一个文件，那么定位文件读写指针到文件任何位置对文件的写操纵没有任何影响，每次写操纵之前都会将写指针定位到文件尾。

因为O_APPEND的出现实际上是为了解决以前多个进程对同一文件写操作时候，lseek 和write是分开进行的，这样在移动文件指针和写之间进程有可能被切换，从而导致文件内容被意外覆盖等等错误。

O_APPEND告诉write操作，写之前要移动文件指针到文件末尾，这成为了一个原子操作，从而不会被打断。

4、算法思想：遍历给定的要截取的大小序列，首先新建一个i节点，然后将目标文件数据块链接到新的数据块索引表中，链接的数据块的总大小等于给点的截取大小。

接着再建立i 节点、链接，直到遍历完给定的大小序列或目标文件大小为0。

算法现实如下：算法：cut输入：文件大小序列输出：无{如果目标文件索引节点未上锁，则将其上锁；for（遍历给定的要截取的大小序列size_0到size_n）{if(目标文件大小为0)return；新建inode node；将目标文件数据块链接到node中的数据块索引表中(总大小等于size_i)；修改目标文件大小；修改inode中相关字段；}为目标文件索引节点解锁；}5、一个目录项最多存储路径名分量的14字符，当路径名分量超过14个字符时，利用多个目录项存储，在原来的direct数据结构中增加字段short next，新的目录项结果如下：#define MAXNAMLEN 14struct direct{short d_ino; /*目录项i节点号*/char d_name [MAXNAMELEN]; /*目录项名字字符串*/short next;}当next >= 0时，next指向下一个目录项，该目录项中d_name[]存放路径分量名的下一部分，当next < 0 时，表示当前目录项中d_name[]已存放完路径分量名。

例如有一个42个字符的路径名分量，需要三个目录项d1，d2，d3存放该分量，d1.next = d2.d_ino，d2.next = d3.d_ino，d3.next = -1。

在namei算法中，仅只需在从目录块中读取目录（工作索引节点）时，添加判断目录分量是否读取完整的操纵，以保证目录分量被完整读取。

6、A.在每个数据块的末尾加上一个指针，初始为NULL。

B.将icommon表中数据块索引表指针字段改为文件的起始块号。

7、不管是并行还是串行，从微观上看，每一时刻只有一个进程对文件进行读操纵，而且这10个进程共享一个读指针，该读指针在file表中，10个进程并行读文件时，进程上下文切换比串行读时频繁，处理机时间开销较大。

但另一方面，并行读操纵时，读取的磁盘块在缓冲区中找到的可能性较大，因为该块可能被其他的进程刚刚读过，此时减少了读取磁盘的次数，特别是当文件较大时更为明显。

因为磁盘速度比磁盘I/O慢得多，因此并行读的综合效率更高。

8、程序的主要过程：首先建立一个管道（假设为pipe1），并且将标准输入输出定位到pipe1，然后再建立一个管道（假设为pipe2），创建一个新进程，此时父进程和子进程的标准输入输出都是pipe1。

把子进程的标准输入定位到pipe2，把父进程的标准输出定位到pipe2。

此时就形成两个进程的环。

建立三个进程的环，代码修改如下：int fd[2];pipe(fd); //建立管道pipe1dup2(fd[0], STDIN_FILENO); //把管道pipe1的读指针复制到标准输出dup2(fd[1], STDOUT_FILENO); //把管道pipe1的写指针复制到标准输入close(fd[0]); //关闭不再需要的管道描述符close(fd[1]);pipe(fd); //建立新管道pipe2if(fork()==0)//将新管道pipe2的写指针复制到子进程的标准输出 dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);else{//将新管道pipe2的读指针复制到父进程的标准输入dup2(fd[0], STDIN_FILENO);/*下面是添加的代码，方法与上面类似*/close(fd[0]);close(fd[1]);pipe(fd);if(fork()==0)dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);else{dup2(fd[0], STDIN_FILENO);}}close(fd[0]);close(fd[1]);。