操作系统实验指导书14级.docx
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操作系统实验指导书14级
《操作系统原理》
实验指导书
目录
实验一UNIX/LINUX及其使用环境3
实验二进程的创建16
实验三处理器调度20
实验四进程互斥23
实验五信号机制26
实验六进程的管道通信30
实验七消息的发送与接收33
实验八存储管理38
实验九文件管理46
实验一UNIX/LINUX及其使用环境
（一）UNIX常用命令简介
[实验目的]
1、了解UNIX的命令及使用格式。
2、熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令。
[实验学时]
2学时
[实验类型]
验证性
[实验内容]
1、通过WINDOWS操作系统中的远程登录程序telnet.exe登录UNIX。
2、熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、who、w、pwd、ps、pstree、top等。
3、通过WINDOWS操作系统中的FTP程序，练习WINDOWS和UNIX之间的文件交换。
[实验步骤]
一、UNIX的登录与退出
1、登录
在DOS环境下用MS提供的telnet程序（也可使用WINDOWS自带的telnet图形界面程序或多功能的S-Term终端程序），可使PC作为终端（terminal）登录（login）UNIX服务器（UNIXServer）。
（1）执行格式：
telnethostname（主机名）
或telnet主机的IP地址
例：
telnet
telnet140.122.77.120
（2）步骤
login：
（输入username）
password：
（输入密码）
2、退出
在UNIX系统提示符$下，输入logout、exit或shutdown。
例：
$logout
二、UNIX命令格式
命令[选项][处理对象]
例：
ls-lamydir
注意：
（1）命令一般是小写字串。
注意大小写有别
（2）选项通常以减号（-）再加上一个或数个字符表示，用来选择一个命令的不同操作
（3）同一行可有数个命令，命令间应以分号隔开
（4）命令后加上&可使该命令后台（background）执行
三、常用命令
1、目录操作
和DOS相似，UNIX采用树型目录管理结构，由根目录（/）开始一层层将子目录建下去，各子目录以/隔开。
用户login后，工作目录的位置称为homedirectory，由系统管理员设定。
‘~’符号代表自己的homedirectory，例如~/myfile是指自己home目录下myfile这个文件。
UNIX的通配符有三种：
’*’和’?
’用法与DOS相同，‘-‘代表区间内的任一字符，如test[0-5]即代表test0，test1，……，test5的集合。
（1）显示目录文件ls
执行格式：
ls[-atFlgR][name]（name可为文件或目录名称）
例：
ls显示出当前目录下的文件
ls-a显示出包含隐藏文件的所有文件
ls-t按照文件最后修改时间显示文件
ls-F显示出当前目录下的文件及其类型
ls-l显示目录下所有文件的许可权、拥有者、文件大小、修改时间及名称
ls-lg同上
ls-R显示出该目录及其子目录下的文件
注:
ls与其它命令搭配使用可以生出很多技巧（最简单的如"ls-l|more"），更多用法请输入ls--help查看，其它命令的更多用法请输入命令名--help查看.
（2）建新目录mkdir
执行格式：
mkdirdirectory-name
例：
mkdirdir1 （新建一名为dir1的目录）
（3）删除目录 rmdir
执行格式：
rmdirdirectory-name或rmdirectory-name
例：
rmdirdir1删除目录dir1，但它必须是空目录，否则无法删除
rm-rdir1删除目录dir1及其下所有文件及子目录
rm-rfdir1不管是否空目录，统统删除，而且不给出提示,使用时要小心
（4）改变工作目录位置cd
执行格式：
cd[name]
例：
cd改变目录位置至用户login时的workingdirectory
cddir1改变目录位置，至dir1目录
cd~user改变目录位置，至用户的workingdirectory
cd..改变目录位置，至当前目录的上层目录
cd../user改变目录位置，至上一级目录下的user目录
cd/dir-name1/dir-name2改变目录位置，至绝对路径（Fullpath）
cd-回到进入当前目录前的上一个目录
（5）显示当前所在目录pwd
执行格式：
pwd
（6）查看目录大小du
执行格式：
du[-s]directory
例：
dudir1显示目录dir1及其子目录容量（以kb为单位）
du-sdir1显示目录dir1的总容量
（7）显示环境变量
echo$HOME显示家目录
echo$PATH显示可执行文件搜索路径
env显示所有环境变量（可能很多,最好用"env|more","env|grepPATH"等）
（8）修改环境变量，在bash下用export,如：
exportPATH=$PATH:
/usr/local/bin
想知道export的具体用法，可以用shell的help命令：
helpexport
2、文件操作
（1）查看文件（可以是二进制的）内容cat
执行格式：
catfilename或morefilename或catfilename|more
例：
catfile1以连续显示方式，查看文件file1的内容
morefile1
或catfile1|more以分页方式查看文件的内容
（2）删除文件rm
执行格式：
rmfilename
例：
rmfile?
rmf*
（3）复制文件cp
执行格式：
cp[-r]sourcedestination
例：
cpfile1file2将file1复制成file2
cpfile1dir1将file1复制到目录dir1
cp/tmp/file1将file1复制到当前目录
cp/tmp/file1file2将file1复制到当前目录名为file2
cp–rdir1dir2（recursivecopy）复制整个目录。
（4）移动或更改文件、目录名称mv
执行格式：
mvsourcedestination
例：
mvfile1file2将文件file1，更名为file2
mvfile1dir1将文件file1，移到目录dir1下
mvdir1dir2
（5）比较文件（可以是二进制的）或目录的内容diff
执行格式：
diff[-r]name1name2（name1、name2同为文件或目录）
例：
difffile1file2比较file1与file2的不同处
diff-rdir1dir2比较dir1与dir2的不同处
（6）文件中字符串的查找grep
执行格式：
grepstringfile
例：
grepabcfile1查找并列出串abc所在的整行文字
（7）文件或命令的路径寻找
执行格式一：
whereiscommand显示命令的路径
执行格式二：
whichcommand显示路径及使用者所定义的别名
执行格式三：
whatiscommand显示命令的功能摘要
执行格式四：
findsearch-path-namefilename-print
搜寻指定路径下某文件的路径
执行格式五：
locatefilename
根据系统预先生成的文件/目录数据库（/var/lib/slocate/slocate.db）查找匹配的文件/目录,查找速度很快,如果有刚进行的文件改变而系统未到执行定时更新数据库的时间,可以打入updatedb命令手动更新.
（8）建立文件或目录的链接ln
例:
lnsourcetarget1建立source文件（已存在）的硬链接,命名为target1
ln-ssourcetarget2建立source文件的符号链接,命名为target2
3、系统询问与权限口令
（1）查看系统中的使用者
执行格式：
who
（2）查看username
执行格式：
whoamI查看自己的username
（3）改变自己的username的帐号与口令su
执行格式：
suusername
例：
suusername输入帐号
password输入密码
（4）文件属性的设置chmod
改变文件或目录的读、写、执行的允许权
执行格式：
chmod[-R]modename
其中：
[-R]为递归处理,将指定目录下所有文件及子目录一并处理
mode为3-8位数字，是文件/目录读、写、执行允许权的缩写（r:
read,数字代号为"4"w:
write,数字代号为"2"x:
execute,数字代号为"1"）
mode：
rwxrwxrwx
usergroupother
缩写：
（u）（g）（o）
例：
chmod755dir1将目录dir1设定成任何人皆有读取及执行的权利，但只有拥有者可作写修改。
其中7=4+2+1,5=4+1
chmod700file1将file1设为拥有者可以读、写和执行
chmodo+xfile2将file2，增加拥有者可执行的权利
chmodg+xfile3将file3，增加组使用者可执行的权利
chmodo-rfile4将file4，除去其它使用者可读取的权利
（5）改变文件或目录所有权chown
执行格式：
chown[-R]usernamename
例：
chownuserfile1将文件file1改为user所有
chown.foxfile1将文件file1改为fox组所有
chownuser.foxfile1将文件file1改为fox组的user所有
chown-Ruserdir1将目录dir1及其下所有文件和子目录，改为user所有
（6）检查用户所在组名称groups
执行格式：
groups
（7）改变文件或目录的组拥有权chgrp
执行格式：
chgrp[-R]groupnamename
例：
chgrpvlsifile1将文件file1改为vlsi组所有
chgrp-Rimagedir1将目录dir1及其下所有文件和子目录，改为image群组
（8）改变文件或目录的最后修改时间touch
执行格式：
touchname
4、进程操作
（1）查看系统目前的进程ps
执行格式：
ps[-aux]
例：
ps或ps-x查看系统中属于自己的process
ps-au查看系统中所有使用者的process
ps-aux查看系统中包含系统内部及所有使用者的process
ps-aux|grepapache找出系统中运行的所有名称中带有"apache"串的process
（2）查看正在background中执行的process
执行格式：
jobs
（3）结束或终止进程kill
执行格式：
kill[-9]PID（PID为利用ps命令所查出的processID）
例：
kill456
或kill-9456终止processID为456的process
（4）后台（background）执行processcommand的命令
执行格式：
command&（在命令后加上&）
例：
gccfile1&在后台编译file1.c
注意：
按下^Z，暂停正在执行的process。
键入”bg”，将所暂停的process置入background中继续执行。
例：
gccfile1&
^Z
stopped
bg
（5）结束或终止在background中的进程kill
执行格式：
kill%n
例：
kill%1终止在background中的第一个job
kill%2终止在background中的第二个job
（6）显示系统中程序的执行状态
例:
top-q不断地更新、显示系统程序的执行状态
第一行显示的项目依次为当前时间、系统启动时间、当前系统登录用户数目、平均负载。
第二行为进程情况，依次为进程总数、休眠进程数、运行进程数、僵死进程数、终止进程数。
第三行为CPU状态，依次为用户占用、系统占用、优先进程占用、闲置进程占用。
第四行为内存状态，依次为平均可用内存、已用内存、空闲内存、共享内存、缓存使用内存。
第五行为交换状态，依次为平均可用交换容量、已用容量、闲置容量、高速缓存容量。
PID每个进程的ID。
PPID每个进程的父进程ID。
UID每个进程所有者的UID。
USER每个进程所有者的用户名。
PRI每个进程的优先级别。
NI该进程的优先级值。
SIZE该进程的代码大小加上数据大小再加上堆栈空间大小的总数。
单位是KB。
TSIZE该进程的代码大小。
对于内核进程这是一个很奇怪的值。
DSIZE数据和堆栈的大小。
TRS文本驻留大小。
D被标记为“不干净”的页项目。
LIB使用的库页的大小。
对于ELF进程没有作用。
RSS该进程占用的物理内存的总数量，单位是KB。
SHARE该进程使用共享内存的数量。
STAT该进程的状态。
其中S代表休眠状态；D代表不可中断的休眠状态；R代表运行状态；Z代表僵死状态；T代表停止或跟踪状态。
TIME该进程自启动以来所占用的总CPU时间。
如果进入的是累计模式，那么该时间还包括这个进程子进程所占用的时间。
且标题会变成CTIME。
%CPU该进程自最近一次刷新以来所占用的CPU时间和总时间的百分比。
%MEM该进程占用的物理内存占总内存的百分比。
COMMAND该进程的命令名称，如果一行显示不下，则会进行截取。
内存中的进程会有一个完整的命令行
按"ctrl+c"停止查看
（7）以树状图显示执行的程序pstree
例:
pstree-h列出进程树并高亮标出当前执行的程序
（8）监视虚拟内存vmstat
vmstat对系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视，同时它也对磁盘和forks和vforks操作的个数进行汇总。
不足是：
vmstat不能对某个进程进行深入分析，它仅是一对系统的整体情况进行分析。
例如：
[angel@home/angel]#vmstat
procsmemoryswapiosystemcpu
rbwswpdfreebuffcachesisobiboincsussyid
00071801852560924840000652480018
其中：
Procs
r:
等待运行的进程数b:
处在非中断睡眠状态的进程数w:
被交换出去的可运行的进程数。
Memory
swpd:
虚拟内存使用情况，单位：
KBfree:
空闲的内存，单位KB
buff:
被用来做为缓存的内存数，单位：
KB
Swap
si:
从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：
KB/秒so:
从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：
KB/秒
IO
bi:
发送到块设备的块数，单位：
块/秒bo:
从块设备接收到的块数，单位：
块/秒
System
in:
每秒的中断数，包括时钟中断cs:
每秒的环境（上下文）切换次数
CPU按CPU的总使用百分比来显示
us:
CPU使用时间sy:
CPU系统使用时间id:
闲置时间
（9）分析共享内存、信号量和消息队列ipcs（相关命令ipcrm：
用于给有权限的用户清除这些量，注意不要乱清除，除非该量确实失效了）
例如：
[angel@home/angel]#ipcs
------SharedMemorySegments--------
keyshmidownerpermsbytesnattchstatus
0x002802670root64410485761
0x61715f011root6663200033
0x000000002nobody6009216411dest
------SemaphoreArrays--------
keysemidownerpermsnsemsstatus
0x002802690root66614
0x61715f02257root7771
------MessageQueues--------
keymsqidownerpermsused-bytesmessages
（10）监视用户空间程序发出的全部系统调用strace
strace还能显示调用的参数，以及用符号方式表示的返回值。
strace从内核中接收信息，所以一个程序无论是否按调试方式编译（gcc-g）或是否被去掉了调试信息，都可以被跟踪。
执行格式：
strace[-tTeo]executable-program-name
-t：
用来显示调用发生的时间
-T：
显示调用花费的时间
-e：
限定被跟踪的调用类型
-o：
将输出重定向到一个文件中
类似命令：
ltrace[-fiS]executable-program-name
5、通信类
（1）本地工作站与UNIX服务器间的文件传输ftp
执行格式：
ftp主机名
或ftp主机的IP地址
后续执行步骤：
name：
输入帐号
password：
输入密码
ftp>help
显示ftp可使用的所有命令
ftp>lcddir1
改变本地机当前目录为dir1
ftp>getfile1
将UNIX服务器文件file1拷到本地机
ftp>putfile2
将本地文件file2，拷到UNIX服务器
ftp>!
ls
显示本地机当前目录下所有文件
ftp>!
pwd
显示本地机当前所在目录下所有文件
ftp>ls
显示UNIX服务器当前目录下所有文件
ftp>dir
显示服务器当前目录下所有文件（略同于UNIX的ls-l指令）
ftp>pwd
显示UNIX服务器当前所有目录位置
ftp>cddir1
更改UNIX服务器的目录至dir1下
ftp>mget*.c
将服务器中.c文件拷到本地机中
ftp>mput*.txt
将所有.txt文件拷贝到服务器
ftp>quit
结束ftp工作
ftp>bye
结束ftp工作
（2）检查与UNIX服务器连接是否正常ping
执行格式：
pinghostname
或pingIP-Address
例：
ping127.1.1.1
（3）将文件当做E-mail的内容送出mail
执行格式：
mail-s“Subjict-string”username@address例：
mail-s“program”user功能：
将file.c当做mail的内容，送至user，subjectname为program
（4）传送E-mail给本地UNIX服务器上的用户mail
执行格式：
mailusername
（5）读取信件mail
执行格式：
mail
（6）列出套接字使用情况socklist
（7）查看网络连接netstat
6、I/O命令
（1）管道（pipe-line）的使用
执行格式：
command1|command2
功能：
将command1的执行结果送到command2作为输入
例：
ls-R1|more以分页方式列出当前目录文件及子目录名称
catfile1|more以分页方式，列出file1的内容
（2）标准输入控制
执行格式：
command-line例：
mail-s“mailtest”user@iis.sinica.edu.tw功能：
将文件file1当作信件的内容，subject名称为mailtest 送给收信人
（3）标准输出控制
执行格式一：
command>filename
功能：
将command的执行结果送至指定的filename中
例：
ls-l>list将执行”ls-l”的结果写入文件list中
执行格式二：
command>!
filename
功能：
同上，若filename文件已存在，则强迫重写
执行格式三：
command>&filename
功能：
将command执行所产生的任何信息写入filename
执行格式四：
command>>filename
功能：
将command的执行结果，附加（append）到filename
执行格式五：
command>>&filename
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
功能：
将command执行所产生的任何信息附加于filename中
7、其它常用命令
（1）命令在线帮助man
执行格式：
mancommand
例：
manls查询ls这个指令的用法
（2）设定命令记录表长度history
执行格式一：
sethistory=n
例：
sethistory=40
功能：
设定命令记录表长度为40（可记载执行过的前面40个命令）
执行格式二：
history查看命令记录表的内容
（3）显示说明info
执行格式:
infocommand-name
例:
infogcc
功能:
查看gcc的说明,按上下箭头选定菜单,回车进入,"u"键返回上级菜单.
info不加参数则进入最上一级菜单.
四、用cat命令查看/proc动态文件系统目录下的文件,辨识其中的系统信息.
例如:
catinterrupts列出当前中断占用情况
catioports列出设备的硬件IO占用情况
catpci列出pci设备的情况
[实验报告要求]
1．调试说明。
包括：
调试情况，如上机时遇到问题及解决办法，观察到的现象及其分析，实验的心得体会，以及调试日期等需要记录的信息。
实验一UNIX/LINUX及其使用环境
（二）LINUX下C语言使用、编译与调试实验
[实验目的]
1、复习C语言程序基本知识
2、练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序
3、学会利用gcc、gdb编译、调试C程序
[实验学时]
2学时
[实验类型]
验证性
[实验内容]
1、用vi编写一个简单的、显示"Hello,World!
"的C程序，
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