操作系统课内实验报告

西安交通大学实验报告操作系统实验报告刘烜2130505133计算机36班操作系统实验实验一：用户接口实验实验目的1)理解面向操作命令的接口Shell。

2)学会简单的shell编码。

3)理解操作系统调用的运行机制。

4)掌握创建系统调用的方法。

操作系统给用户提供了命令接口和程序接口（系统调用）两种操作方式。

用户接口实验也因此而分为两大部分。

首先要熟悉Linux的基本操作命令，并在此基础上学会简单的shell 编程方法。

然后通过想Linux内核添加一个自己设计的系统调用，来理解系统调用的实现方法和运行机制。

在本次实验中，最具有吸引力的地方是：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，这对我们初步了解操作系统的生成过程极为有利。

实验内容1)控制台命令接口实验该实验是通过“几种操作系统的控制台命令”、“终端处理程序”、“命令解释程序”和“Linux操作系统的bash”来让实验者理解面向操作命令的接口shell和进行简单的shell编程。

➢查看bash版本。

在shell 提示符下输入：$echo $BASH_VERSION我们的版本是4.3.42(1)-release（2）建立bash 脚本，输出Hello word在编辑器中输入以下内容#!/bin/bashecho Hello World!执行脚本使用指令：$./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 c ount{echo–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：int main(){int iUid;iUid=fork();if(iUid==0)for(;;) { printf("This is child process.\n");sleep(1);}if(iUid>0)for(;;) {printf("This is parent process.\n");sleep(1);}if(iUid<0) 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（“%d\n”,x）;}编程调用创建的系统调用foo（），观察结果。

#include <linux/unistd.h>_syscall1(char*,foo,int,ret)main(){int I,J; I=100; J=0; J=foo(I);printf("This is the result of new kernel\n");printf("%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。

在内核源码中添加如下代码：#include<linux/linkage.h>asmlinkage long sys_newcall(int i){//printk("this is a system call made by yourself\n");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：CODE:./test实验体会：通过本次实验，我们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：进程管理实验实验目的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。

实验内容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 is 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：#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>int 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((pid2 = fork( )) == -1);// 创建子进程2if(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2wait(0); // 等待第1个子进程1结束的信号wait(0); // 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17printf("\n Child process 2 is killed by parent !!\n");exit(0);}}else {wait_flag = 1;signal(16,stop); // 等待进程1被杀死的中断号16printf("\n Child process 1 is killed by parent !!\n");exit(0);}}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1.实验原理：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发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。

2.程序源码：#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <stdio.h>int pid1,pid2; // 定义两个进程变量main( ) {int fd[2];char OutPipe[100],InPipe[100]; // 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(fd[1],1,0); // 锁定管道sprintf(OutPipe,"\n Child process 1 is sending message!\n"); // 给Outpipe赋值write(fd[1],OutPipe,50);// 向管道写入数据sleep(5); // 等待读进程读出数据lockf(fd[1],0,0); // 解除管道的锁定exit(0); // 结束进程1}else {while((pid2 = fork()) == -1); // 若进程2创建不成功,则空循环if(pid2 == 0) {lockf(fd[1],1,0);sprintf(OutPipe,"\n Child process 2 is sending message!\n");write(fd[1],OutPipe,50);sleep(5);lockf(fd[1],0,0);exit(0);}else {wait(0); // 等待子进程1 结束read(fd[0],InPipe,50); // 从管道中读出数据printf("%s\n",InPipe); // 显示读出的数据wait(0); // 等待子进程2 结束read(fd[0],InPipe,50);printf("%s\n",InPipe);exit(0); // 父进程结束}}}3.运行结果截图：4.简要分析管道，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。