《操作系统原理》
实 验 报 告 书
班级： 学号： 姓名： 指导教师：
2013-2014 学年 第 一 学期
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实验名称： LINUX 用户界面 实验时间： 2013 年 10 月 16 日 第 7 周 星期 三 一、实验目的 1．熟悉Linux字符操作界面，熟练掌握常用Shell命令。 2．熟悉Linux中文本编辑方法，学会编辑软件vi的使用。 3．了解Linux编绎器gcc的功能，掌握基于Linux平台的C程序开发。 二、实验预习（预备知识的问题及回答） 1．为什么在Linux系统中，诸如光盘、U盘等要先挂载而后才能使用？如何获得U盘的设备名？装载点在文件系统中的位置是什么？ 由于文件系统的差异，Linux在默认情况下并不支持软盘、光盘和U盘，所以需要通过装载相应盘片才可以访问其中的数据。 装载点是挂载文件系统的目录位置。 2．从虚拟机界面退出进入Windows OS界面的操作是 Ctrl + Alt ，从Windows OS界面进入虚拟机界面的方法是 鼠标点击虚拟界面 。 3．权限的含义是什么？如何使用数字法设定文件的权限？ （1）权限的含义 Linux系统中的每个文件和目录都有相应的访问许可权限，访问权限分为只读（r），可写（w）和可执行三种。有三种不同类型的用户可对文件或目录进行访问，分别是文件所有者（u），同组用户（g）和其他用户（o）。所有的文件和目录都被创建它们的人所“拥有”，只要你是这个文件的所有者或你登录为根用户，你就拥有了改变所有者、组群和其他人权限的权利。 （2）使用数字法改变权限 命令格式 chmod 权限数值 文件名 说明：给指定文件赋予数值所规定的权限。 在数字设定法中，每种权限设置均可用数值来代表，其中0表示没有权限，1表示可执行权限，2表示可写权限，4表示可读权限，这些值之和便可用来设立特定权限。所以数字属性的格式应为3个0～7的八进制数，3个数表示的次序为u、g和o。 2 4．什么过滤操作？在Linux中如何实现？ 过滤操作：将一个命令（或程序）的输出作为另一个命令（或程序）的输入Linux实现的命令格式：命令 | 命令 5．在Linux中挂载u盘并能显示其文档的中文信息，所使用的挂载命令是： 命令格式 mount /dev/sda1 /mnt/usb 。 6．什么是vi? 其三种操作模式的含义是什么？给出三种工作模式间的转换图。 vi有3种基本工作模式： 命令模式（Command Mode）:vi启动后的默认模式，控制光标的移动、复制删除文字、进入输入模式和末行模式 输入模式（Insert Mode）：进行文字输入 末行模式（Last Line Mode）：保存文件、退出vi vi 文件名 命令模式 按冒号“：” Esc键 Esc键 按i、o、e等键 末行模式 退出 输入模式 三种模式之间转换 三、实验内容（包含实验所用命令或相关程序源代码） 1．shell操作命令（给出每题所用的Shell命令或命令结果） （1）创建名为stu1、stu2的2个用户,设置密码分别为student1和student2 ，并将它们设为组group1中的成员。 # groupadd group1 # useradd stu1 –g group1 # su stu1 $passwd stu1回车后敲入密码student1 $exit 3 # useradd stu2 –g group1 # su stu2 $passwd stu2回车后敲入密码student1 $exit （2）在每个用户的主目录下建立2个目录，分别命名为dir1和dir2。 # su stu1 $ cd ~ $mkdir dir1 $exit # su stu2 $ cd ~ $mkdir dir2 $exit （3）查找stu1用户主目录、下属各子目录的默认存取权限，并给出结论。 # su stu1 $cd .. $ ls –l 用户主目录权限为：drwx------，即目录的用户可读、写、执行，同组和其他用户无任何权限。 # su stu1 $ cd ~ $ ls –l dir1目录权限为： drwxr-xr-x，即目录的用户可读、写、执行，同组用户可读、执行，其他用户可读、执行。 （4）调试pwd和cd命令，回答下列关于Linux文件系统中目录的有关问题。 ① 用户主目录的绝对路径如何表示？ /home/stu1 , /home/stu2 ② 根目录如何表示？ /root ③．和．．分别表示什么目录？ 子目录 ，父目录 ④～表示什么目录？ 用户主目录 ⑤当前目录如何表示？ cd~ （5）新建用户stu3，设置其密码为student3,并将其设置为group2中成员。尔后，以stu3登录，在其主目录下建立名为text的目录，在text目录下再建立名为dir1的子目录，并使其成为当前目录。 4 # groupadd group2 # useradd stu3 –g group2 # su stu3 $passwd 回车后敲入密码student3 $ cd ~ $ mkdir text $ mkdir dir1 $ cd text/dir1 （6）使用cat>sneakers.txt命令，分析命令行cat sneakers.txt的显示结果。 $ cat>sneakers.txt buy some sneakers then go to the coffee shop then buy some coff ^D $cat sneakers.txt 从键盘中创建一个名为sneakers.txt文件，文件内容为：buy some sneakers then go to the coffee shop then buy some coff （7）使用上题的方法，在dir1目录中建立home.txt文件，其内容为： bring the coffee home take off shoes put on sneakers make some coffee relax! 如下： $cd /home/stu1/dir1 $cat > home.txt bring the coffee home take off shoes put on sneakers make some coffee relax! [ctrl+D] （8）试写出实现下列功能的shell命令： ① 将home.txt文件移至其上级目录中（即text目录下）。 $mv ./home.txt ② 将home.txt添加到sneakers.txt尾部形成新的文件saturday.txt。 $cat sneakers.txt > saturday.txt $cat home.txt >> Saturday.txt ③ 将text目录树从stu3用户主目录下移至stu2主目录下。 【使用特权用户方法】 su mv /home/stu3/text /home/stu2 5
【修改目录权限方法】 #cp/home/stu3/text/home/stu2 (9) 试画出上述命令后，用户stu1、stu2和stu3主目录中的目录树（3棵子树）。 stu1 stu2 dir1 dir2 Saturday.txt dir1 dir2 text stu3 dir1 home.txt dir1 dir2 text Saturday.txt Sneakers.txt dir1 home.txt Saturday.txt Sneakers.txt 2． Linux C程序开发 （1）编写Linux C程序，把一个文件的内容复制到另一个文件中，即实现简单的copy功能。要求：程序输入的第一个参数是源文件，第二个参数是目标文件。 【源程序】 #include #include int main(int argc ,char *argv[]) { FILE *in, *out; char ch ; if(argc!=3) { printf(“You forgot to enter a filename\\n”); exit(0); } if((in=fopen(argv[1],“r”))==NULL) { printf(“can not open infile\\n”); exit(0); } 6 if((out=fopen(argv[2],“w”))==NULL) { printf(“can not open outfile\\n”); exit(0); } while(!feof(in))fputc(fgetc(in),out); fclose(in); fclose(out); 【运行命令】 #gcc –o test copy.c #./test file1.c file2.c （2）编写Linux C程序，列出stu2主目录中的文件信息，并将其中saturday.txt文件的权限设置为文件所有者可读可写、同组用户只读、其他用户无权限。 【源程序】 #include #include #include #include int main(int argc ,char *argv[]) { DIR *dp; struct dirent *dirp; int n=0; if(argc!=2) { printf(“a single argment is required”); exit(0); } if((dp=opendir(argv[1]))==NULL) { printf(“can not open %s”,argv[1]); exit(0); } while(((dirp=readdir(dp))!=NULL)&&(n<=50)) { if(n%1==0)printf(“”); n++; printf(“s\\n”,dirp->d_name); } system(“chmod 640 /home/stu2/text/dir1/saturday.txt”); } 【运行命令】 #gcc –o test list.c #./test /home/stu2 7 实验名称： SHELL程序设计 实验时间： 2013 年 10 月 23 日 第 8 周 星期 三 一、实验目的 1．熟悉Shell脚本编程的步骤，掌握基于Bash的Shell脚本开发。 2．掌握Shell脚本中变量、条件测试的使用。 3．掌握Shell脚本中的控制流结构和函数的使用。 二、实验预习（预备知识的问题及回答） 1. Linux系统默认的shell语言是什么？欲查看该shell的版本，应使用什么命令？ Linux系统默认的shell语言是Bash shell。 欲查看该shell的版本，应使用的命令是： $echo $BASH_VERSION 2. 预习shell有关变量和参数的相关知识，回答下列问题。 （1）假设用户进行了如下的赋值操作： $ person=jenny 试给出下面命令的输出结果。 1) echo person person 2) echo $person jenny 3) echo ?$person? $person 4) echo “$person” jenny （2）填充下列与环境变量、位置变量和预定义变量相关的表格。 Shell变量 HOME PATH 定义 用于保存用户注册目录的绝对路径 保存用冒号分隔的目录路径，shell将按PATH变量中给出的顺序搜索这些目录，找到第一个与命令名一致的可执行文件将被执行。 PWD 当前工作目录的绝对路径名，该变量取值随cd命令的使用而变化。 PS1 主提示符，默认特权用户为#，普通用户为$。 $0 表示当前shell程序的文件名。 8 $# $? $$ xpr index “value” ?a? 表示位置参数的个数。 表示位置参数的个数。 当前进程的pid。 3．写出下列expr命令的输出： （1） e（2） expr “value” ： ?v.*u? （3） expr “aaa” ： ?a\\+? （4） expr “aaa” ： ?a\\?? （5） expr 2+3 （6） expr 2 + 3 （7） expr 2 \\* 3 （8） expr 5 + `expr 2 + 3` （9） expr length “operating system” （10） expr substr linux 2 3 答：（1）2 （2）4 （3）3 （4）1 (5)2+3 （6）5 （7）6 （8）non-numeric argument （9）16 （10）inu 三、实验内容 1．编写Shell脚本，从命令行中接收一个二元算术表达式并计算其结果。 【源程序】 #!/bin/bash if test $#=3 then case $2 in +) let z=$1+$3; ; -) let z=$1-$3; ; /) let z=$1/$3; ; x|X) let z=$1*$3; ; *) echo “Warning -$2 invalid operator!” exit; ; esac echo “Answer is $z” else echo “Usage - $0 Value1 operator value2” fi 【运行】 chmod a+x jisuan ./jisuan 2 +3 9 2．编写一个以文件列表作为输入的过滤器程序，要求文件名含有以句点“.”分隔的后缀，过滤器输出每个文件的不带句点和后缀的文件名。 【源程序】 read flag while test “$flag” != “#” #输入的文件列表以井号结束 do location=`expr “$flag” : “.*\\.” ` location=`expr $location – 1` basename=`expr substr “$flag” 1 $location` echo $basename read flag done 【运行】 chmod a+x letter ./letter 3．将下面的shell脚本命名为myscript，分析其功能： count=$# cmd=echo while [ $count –gt 0 ] do cmd=\ \\$$count\ count=`expr $count - 1` done eval $cmd 【命令行输入】 chmod a+x myscript ./myscript first second third 【运行结果】 third second first 【脚本功能分析】 将命令行输入的参数倒序显示 4．设计一个程序cuts，它从标准输入读入数据，获取由第一个参数n 和第二个参数m所限定范围的数据（包括这两个字符），n和m都是整数。例如： $ cuts 11 14 This is a test of cuts program (输入) test （显示结果） 【源程序】 #! /bin/bash read aline echo $aline | cut –c $1-$2 10
附加题 3．学习下面共享存储区的内容，并用共享存储区的方式实现“观察者——报告者”问题（共享的count变量存于共享存储区），并验证“与时间有关的错误”。 共享存储操作使得两个或两个以上的进程可以共用一段物理内存（一般情况下，两个进程的数据区是完全独立的，父进程用fork创建子进程后，子进程会复制父进程数据到自己的数据区）。 （1）创建共享内存 #include int shmget(key_t key,size_t size, int permflags); 参数key是共享内存的标识，size是共享内存段的最小字节数，permflags是访问权限，值的设置同semget一样。 （2）共享内存的控制 #include int shmctl(int shmid, int command, struct shmid_ds *shm_stat); command可设为IPC_STAT,IPC_SET,IPC_RMID。参数shm_stat指向存放属性的结构体，具体内容请参考手册。 （3）共享内存的附接和断开 ＃include void *shmat(int shmid, const void *addr, int shmflags); int shmdt(const void *addr); 由于两个函数需指出进程地址空间中的地址，因此比较复杂。简化的方法是将shmat中的地址设为NULL。 【源程序】 【运行与测试】 16 实验名称： 虚拟存储 实验时间： 2013 年 10 月 30 日 第 9 周 星期 三 一、实验目的 1. 掌握虚拟存储器的概念，理解实现虚拟存储器的基本方法。 2. 体会请求分页存储管理中，页面置换的过程，进一步掌握请求分页的基本原理。 3．进一步认识多种页面置换算法的实现机制，通过实验对各算法进行评价。 二、实验预习（预备知识的问题及回答） 1．描述请求分页的地址转换过程。 程序请求访问第一页 开始 缺页中断处理 保留 CPU 现场 是 页号>页表长度？ 否 从外存中找到缺页 CPU检索快表 否 内存满否 是 页表在快表中？ 是 选择一页换出 否 访问该表 否 该页被修改否 产生缺页中断 页在内存？ 是 请求调页 是 将该页写回外存 修改快表 OS命令CPU从外存读缺页 修改访问位和修改位 启动I/O硬件 形成物理地址 将第一页从外存转入内存 地址变换结束 越界中断 修改页表 17 2．解释FIFO页面置换算法所产生的Belady现象。 答：Belady现象是指当进程分配的内存块数增加时，进程缺页率反而上升的现象。FIFO算法在页面置换时，总是淘汰先进入主存的页面，而先进入主存的页面并不一定是以后用不到的页面，如果这些页面以后需要访问，则将产生缺页，因此即使分配的内存块数增加，缺页率仍然有可能上升，这是由于使用的页面置换算法不合理导致的。 三、实验内容 1．计算并输出下列页面置换算法在不同内存容量（4页至32 页）下的命中率. (1)最佳置换算法(OPT) (2)先进先出算法(FIFO) (3)最近最久未用页面置换算法(LRU) 具体要求如下： （1）通过随机函数产生一个指令序列,共320条指令.指令地址的生成原则如下: 1)50%的指令是顺序执行的; 2)25%的指令是均匀分布在前地址部分; 3)25%的指令是均匀分布在后地址部分; 程序中的具体实施方法是: 1)在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点地址m; 2)顺序执行一条指令,即执行地址为m+1的指令; 3)在前地址[0,m+1]中随机执行一条指令,该指令的地址为m’; 4)顺序执行一条指令,即执行地址为m’+1的指令; 5)在后地址[m’+2,319]中随机执行一条指令; 重复上述步骤(1)?(5),直到执行320条指令为止. 将指令序列变换成为页地址流： 设:页面大小为1k,用户内存容量为4页逐步增加到32页,用户虚存容量为32k. 假定在用户虚存中,每页存放10 条指令,即320条指令在虚存中的存放方法为: 第0条?第9条指令在第0页; 第10条?第19条指令在第1页; ?? 第310条?第319条指令在第31页. 按以上方式用户指令共组成32页.据此可得出指令地址m和页面号page以及页内位移量offset之间的计算公式为:page=m/10,offset=m. 页地址流长度为320。 【源程序】 #include #include #include #include int page_stream[320]; 18 int b[32]; Void ran() //生成页地址流 { int instruct[320]; int i,j,m,m1.m2; srand(getpid()); // 生成随机数种子 i=0; while(i<320) { m=rand()20; instruct[i]=m; i++; if((m+1)<320) { instruct[i]=m+1; i++; } m1=rand()%(m+1); instruct[i]=m1; i++; if((m1+1)<320) { instruct[i]=m1+1; i++; } if((m1+2)<320) { m2=m1+2 + rand()%(320-m1-2); instruct[i]=m2; i++; } } page_stream[i]=instruct[i]/10; } int in_block(int page,int block_count) //页面在内存块中，返回1 { int flag,k; flag=0; for(k=0;kmax) { max=d[k]; s=k;} b[s]=page_stream[j]; page_interrupt++; } } Printf(“\\n When it has %d blocks, the page_interrupt rate in OPT algorithm is%f\\n”,i,page_interrupt/320.0); } } Void fifo() { int i,j,k,t,page_interrupt; for(i=4;i<32;i++) { for(k=0;k<32;k++) b[k]=-1; j=0; for(k=0;k} Printf(“\\n When it has %d blocks, the page_interrupt rate in FIFO algorithm is%f\\n”,i,page_interrupt/320.0); } } void lru() { int i,j,k,t,s,min,d[32],page_interrupt; for(i=4;i<32;i++) { for(k=0;k<32;k++) b[k]=-1; j=0; for(k=0;k=0;t--) if(page_stream[t]==b[k]) {d[k]=t; break;} } min=i; for(k=0;k 本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7d27.html