linux环境的熟悉与实践.docx
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linux环境的熟悉与实践
北京邮电大学操作系统实验实验报告
班号：
2008211316姓名：
张荣学号：
08211627
实验日期：
2010-11-30
实验名称：
linux环境的熟悉与实践
一、实验目的
通过实际上机安装、操作linux系统，初步了解操作系统的工作原理，熟悉在linux环境下基本命令行的用法，并完成一些基本算法的代码实现，加深对操作系统工作原理的认识和进程的理解，达到理论与实际相结合的目的。
二、实验内容
◆基本要求
◇了解并安装linux
◇熟悉linux的基本命令，如ls、who、wc、pwd、ps、pstree、top,cat,cd,chgrp,chmod,chown,comm,cmp,cp,rm,diff,mv,rmdir等，了解工作环境
◇比较fork（）和clone（）的功能，利用fork（）生成子进程和clone（）生成线程。
◇利用pthread库，通过其中的mutex来实现生产者和消费者问题。
◆提高要求
根据系统硬件（设备可参照WINDOWS下的说明，主要是对显示器的驱动），编译内核：
◇makeconfig
◇makebzImage
◇将新定制核加入到/boot目录下，并修改GRUB。
三、实验分析
◆安装linux系统，并配置环境，在Ubuntu软件中心安装常用的应用软件程序，例如输入法等基本系统支持程序。
◆linux相关命令的用法，可以借助互联网的使用来了解（linux下使用了MozillaFirefox浏览器），配以编程实现，就可以了解并掌握相关的基本命令。
◆操作系统书上介绍了用fork（）来创建新的进程，新进程通过复制原来进程的地址空间而成。
但对于新进程来说，系统调用fork（）的返回值为0，而对于父进程，返回值为子进程的标识符（非0）。
此外，在第四章的结尾介绍了clone（）创建线程的功能，linux并不区分进程还是线程，事实上，Linux在讨论程序控制流时，通常称之为任务，而不是进程或者线程。
clone（）被调用时，它被传递一组标记以决定父任务与子任务之间发生多少共享。
其中一些标志列举如下：
标志
含义
标志
含义
CLONE_FS
共享文件系统信息
CLONE_SIGHAND
共享信号处理程序
CLONE_VM
共享共同的内存空间
CLONE_FILES
共享打开的文件集
当调用系统调用fork（）创建新的任务时，它具有父进程的所有数据的副本，当调用clone（）时，也创建了新任务但并非复制所有的数据结构，根据传递给fork（）的标志集，新的任务指向父任务的数据结构。
◆Pthread库中有很多现成的程序，使用的线程模型是POSIX线程接口，通常称为pthreads。
其中信号量mutex提供对缓冲池访问的互斥要求并初始化为1，信号量empty和full分别用来表示空缓冲项和满缓冲项的个数，信号量empty初始化为n，信号量full初始化为0。
full和empty实际上是一个指针，在循环队列里寻找适当的位置，进行生产消费动作。
四编程实现
◆Linux下常用命令的使用
1、ls-listdirectorycontents列出目录
2、who-showwhoisloggedon显示登录系统的用户信息
3、wc-printnewline,word,andbytecountsforeachfile打印行，字，数目
wc[OPTION]...[FILE]...
[OPTION]-l,printthenewlinecounts
-w,printthewordcounts
-c,printthebytecounts
4、pwd-printnameofcurrent/workingdirectory
5、ps-reportasnapshotofthecurrentprocesses
ps[options]
Toseeeveryprocessonthesystemusingstandardsyntax:
ps-e
Restricttheselectiontoonlyrunningprocesses:
psr
6、pstree-displayatreeofprocesses
top-displayLinuxtasks
cat-concatenatefilesandprintonthestandardoutput
7、cd[directory]-changethecurrentdirectory
8、chgrp-changegroupownership
chmod-changefilemodebits
chown-changefileownerandgroup
comm-comparetwosortedfileslinebyline
cmp-comparetwofilesbytebybyte
diff-comparefileslinebylinew
9、cp-copyfilesanddirectories
10、
rm-removefilesordirectories
mv-move（rename）files
rmdir-removeemptydirectories
◆fork（）的实现
◇计算结果分析
这是课后作业的一道题的编程实现，由结果可以知道，子进程在建立的时候复制了父进程的数据，但子进程建立后，对于数据的存储空间和父进程时候不同的，在子进程中修改数据是不会影响到父进程中数据的值的，它们数据的存储空间不同。
故value=5。
而且改变wait函数的位置可以得到父进程执行到wait函数的地方开始等待子进程的结束，故先打印value=20后打印value=5。
程序总是先执行wait函数里的东西的，等待一个事件的发生。
◆Pthread（）的实现
◆clone（）的实现
◆生产者消费者的实现
五、提高要求的实现
◆升级内核和显卡驱动
升级前：
实验步骤：
一、下载内核源代码，用命令行实现
这次实验我升级的内核是linux-2.6.36.tar.bz2
安装有关编译程序
二、把内核包mv到/usr/src下，解压
cd到解压的目录下：
cdlinux-2.6.3
三、第一次编译无须清理，直接配置内核选项
默认直接点exit，就ok，如果要进行相应的细节设置也是可以的。
五、安装内核
然后可以修改menu.lst或者是grub.cfg,然后重启，到此内核升级成功
升级后：
注意：
内核自带的显卡驱动是受限的程序，下面我把他升级到官方的驱动程序：
因为每次升级内核后，都要重装nvidia驱动。
步骤：
下载显卡驱动，killgdm进程，进入字符界面，alt+F1进入命令行，登录用户。
下面默认设置，就ok了。
六、所遇到问题及实验感悟
1:
查阅相关资料得到：
Linux中生成线程方法：
第一种方式是用pthread库来实现的，是在用户程序本身中实现线程，这实际上是对线程的一种模拟，线程之间的切换和调度是在用户的进程内部进行的，这种方式就被称为用户空间的线程。
第二种方式是通过修改进程的实现方式来完成，可以使用不完全的进程创建方式创建共享数据空间的进程，在Linux下这种系统调用为clone（）。
2：
当调用系统调用fork（）创建新的任务时，它具有父进程的所有数据的副本，当调用clone（）时，也创建了新任务但并非复制所有的数据结构，根据传递给fork（）的标志集，新的任务指向父任务的数据结构。
3：
在用linux命令行操作的时候，要注意的一点就是你要知道你当前所在的目录，输入的命令在没有特殊指明的情况下，都是在当前目录操作的，一不小心，你就会发现你找不到目录的情况。
那就说明你需要用cd找到目录了。
4：
ls不加参数输出的是当前目录下的文件名，加参数，输出的是当前目录下文件夹内的子目录。
5：
diff判断的是文件夹内的文件目录是否相同。
6：
rm不能直接删除文件夹，如果文件夹内有目录的话，那样只能先一个一个删除文件夹里的东西，才可以删除空文件夹。
7：
在用fork创建进程的时候，用.c文件时，#include#include#includepid_tpid;pid=fork（）;
也可以用intpid,但是wait（）的位置决定了子程序调用的位置，会对结果输出的顺序造成影响。
8：
pthread程序的编译和其他.c文件不同，例如，编译pthread.c文件，输入的命令行是gccpthread.c–pthread–opthread来实现，多一个–pthread，而且，编程验证，–pthread的位置比较灵活，可以在-o的前面，后面，甚至可以在pthread的后面。
9：
在用Pthread运行的过程中，sleep（10），后改为括号内是100，结果运行时间增加了好多，差点以为程序出错了，所以，具体的了解电脑的内部结构，譬如，时钟周期，可以帮自己在编程中处于有利的位置。
10：
升级内核和显卡驱动的时候，我选择了命令行，这是为了验证，在linux的操作平台上，许多命令是可以用命令行实现的，习惯了命令行，就可以摆脱对图形化界面的依赖，做出更多属于自己的东西。
此外，在linux环境下，安装程序，选择可以在linux的基础上运行的常用软件，在告别了傻瓜式安装的windows环境后，我突然发现了，原来操作系统这么神奇，有它自己的运行法则，也发现了自己的不足，恍然觉得，学计算机还是得用linux操作下，或从事下底层开发，才能真正的了解电脑。
七、附录：
源代码
◆fork（）函数的实现
#include
#include
#include
intvalue=5;
intmain（）
{
pid_tpid;
pid=fork（）;
if（pid==0）
{
value+=15;
printf（"[son]\tvalue:
%d,pid:
%d\n",value,getpid（））;
}
elseif（pid>0）
{
//wait（NULL）;
printf（"[father]\tvalue:
%d,pid:
%d\n",value,getpid（））;
}
return0;
}
◆plthtead库实现线程
#include
#include
#include
intsum;
void*runner（void*param）
{
sleep（100）;
sum=200;
printf（"kugirl\n"）;
pthread_exit（0）;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
pthread_ttid;
pthread_attr_tattr;
pthread_attr_init（&attr）;
pthread_create（&tid,&attr,runner,argv[1]）;
printf（"\t\tsum=%d\t\t",sum）;
pthread_join（tid,NULL）;
printf（"\t\tsum=%d\t\t",sum）;
return0;
}
◆clone（）函数的实现
#include"stdio.h"
#include"sched.h"
#include"signal.h"
#defineFIBER_STACK3000
inta;
void*stack;
intson（）
{
printf（"[son]\tvalue:
%d,pid:
%d\n",++a,getpid（））;
free（stack）;
exit
（1）;
}
intmain（）
{
a=1;
stack=malloc（FIBER_STACK）;
printf（"sonthreadisbeingcreated!
!
\n"）;
clone（&son,（char*）stack+FIBER_STACK,CLONE_VM|CLONE_VFORK,0）;
//CLONE_VM
//CLONE_VFORK
printf（"[father]\tvalue:
%d,pid:
%d\n",a,getpid（））;
exit
（1）;
}
◆生产者消费者的实现
#include
#include
#include
#include
#defineBUFFER_SIZE6
void*producer（void*param）;
void*consumer（void*param）;
intinsert_item（intitem）;
intremove_item（int*item）;
intpro_pointer=0;
intcon_pointer=0;
intbuffer[BUFFER_SIZE];
sem_tempty;
sem_tfull;
intmain（）
{
sem_init（&empty,0,BUFFER_SIZE）;
sem_init（&full,0,0）;
pthread_ttid1,tid2;
pthread_attr_tattr1,attr2;
pthread_attr_init（&attr1）;
pthread_attr_init（&attr2）;
pthread_create（&tid1,&attr1,&producer,NULL）;
pthread_create（&tid2,&attr2,&consumer,NULL）;
pthread_join（tid1,NULL）;
pthread_join（tid2,NULL）;
printf（"done!
"）;
return0;
}
void*producer（void*param）
{
pthread_mutex_tmutex;
pthread_mutex_init（&mutex,NULL）;
while
（1）
{
srand（（int）time（0）*3）;
intrand1=rand（）%5+1;
intrand_num=rand（）%100;
sleep（rand1）;
sem_wait（&empty）;
pthread_mutex_lock（&mutex）;
insert_item（rand_num）;
printf（"producer:
"）;
printf（"%d",rand_num）;
pthread_mutex_unlock（&mutex）;
sem_post（&full）;
printf（"\n"）;
}
pthread_exit（0）;
}
void*consumer（void*param）
{
pthread_mutex_tmutex;
pthread_mutex_init（&mutex,NULL）;
while
（1）
{
srand（（int）time（0）*2）;
intrand2=rand（）%10+1;
sleep（rand2）;
inthello;
sem_wait（&full）;
pthread_mutex_lock（&mutex）;
remove_item（&hello）;
printf（"consumer:
"）;
printf（"%d",hello）;
pthread_mutex_unlock（&mutex）;
sem_post（&empty）;
printf（"\n"）;
}
pthread_exit（0）;
}
intinsert_item（intitem）
{
buffer[pro_pointer%（BUFFER_SIZE）]=item;
pro_pointer++;
return0;
}
intremove_item（int*item）
{
*item=buffer[con_pointer%BUFFER_SIZE];
con_pointer++;
return0;
}
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