OS实验指导书教程文件.docx
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OS实验指导书教程文件
OS实验指导书
实验一UNIX/LINUIX入门
实验学时：
2学时
实验类型：
验证型
一、实验目的
了解UNIX/LINUX运行环境，熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令，熟悉和掌握UNIX/LINUX下c语言程序的编写、编译、调试和运行方法。
二、实验内容
●熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、who、pwd、ps等。
●练习UNIX/LINUX的文本行编辑器vi的使用方法
●熟悉UNIX/LINUX下c语言编译器cc/gcc的使用方法。
用vi编写一个简单的显示“Hello,World!
”c语言程序，用gcc编译并观察编译后的结果，然后运行它。
三、实验要求
按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。
四、Linux常用命令
Linux系统常用命令格式：
command[option][argument1][argument2]...
其中option以“-”开始，多个option可用一个“-”连起来，如“ls-l-a”与“ls-la”的效果是一样的。
根据命令的不同，参数分为可选的或必须的；所有的命令从标准输入接受输入，输出结果显示在标准输出，而错误信息则显示在标准错误输出设备。
可使用重定向功能对这些设备进行重定向。
命令在正常执行结果后返回一个0值，如果命令出错可未完全完成，则返回一个非零值（在shell中可用变量$?
查看）。
在shellscript中可用此返回值作为控制逻辑的一部分。
帮助命令:
man获取相关命令的帮助信息
例如：
mandir可以获取关于dir的使用信息。
info获取相关命令的详细使用方法
例如：
infoinfo可以获取如何使用info的详细信息。
bzip2/bunzip2.bz2文件的压缩/解压缩程序
cpio备份文件
dump备份文件系统
gzip/gunzip.gz文件的压缩/解压缩程序
gzexe压缩可执行文件
restore还原由倾倒（Dump）操作所备份下来的文件或整个文件系统（一个分区）
tar将若干文件存档或读取存档文件
unarj解压缩.arj文件
zip/unzip压缩/解压缩zip文件
磁盘操作：
cd/pwd切换目录/显示当前工作目录
df显示磁盘的相关信息
du显示目录或文件的大小
e2fsck检查ext2/ext3文件系统的正确性
fdisk对硬盘进行分区
fsck检查文件系统并尝试修复错误
losetup设置循环设备
ls列出目录内容
mkdir创建目录
mformat对MS-DOS文件系统的磁盘进行格式化
mkbootdisk建立目前系统的启动盘
mke2fs建立ext2文件系统
mkisofs制作iso光盘映像文件
mount/umount加载文件系统/卸载文件系统
quota显示磁盘已使用的空间与限制
sync将内存缓冲区内的数据写入磁盘
tree以树状图列出目录的内容
系统操作:
alias设置指令的别名
chkconfig检查，设置系统的各种服务
clock调整RTC时间
date显示或设置系统时间与日期
dmesg显示开机信息
eval重新运算求出参数的内容
exit退出目前的shell
export设置或显示环境变量
finger查找并显示用户信息
free显示内存状态
hostid显示主机标识
hostname显示主机名
id显示用户标识
kill删除执行中的程序或工作
last列出目前与过去登入系统的用户相关信息
logout退出系统
lsmod显示已载入系统的模块
modprobe自动处理可载入模块
passwd设置用户密码
psprocessstatus报告程序状况
reboot重启计算机
rhwo查看系统用户
rlogin远程登入
rpm管理Linux各项套件的程序
shutdown关机
suswitchuser变更用户身份
top显示，管理执行中的程序
uname显示系统信息
useradd/userdel添加用户/删除用户
userinfo图形界面的修改工具
usermod修改用户属性，包括用户的shell类型，用户组等，甚至还能改登录名
w显示目前注册的用户及用户正运行的命令
whereis确定一个命令的二进制执行码，源码及帮助所在的位置
who列出正在使用系统的用户
whois查找并显示用户信息
网络通信：
arp网地址的显示及控制
ftp文件传输
lftp文件传输
mail发送／接收电子邮件
mesg允许或拒绝其他用户向自己所用的终端发送信息
muttE-mail管理程序
ncftp文件传输
netstat显示网络连接、路由表和网络接口信息
pine收发电子邮件，浏览新闻组
ping向网络上的主机发送icmpechorequest包
ssh安全模式下的远程登录
telnet远程登录
talk与另一用户对话
traceroute显示到达某一主机所经由的路径及所使用的时间
wget从网络上自动下载文件
write向其他用户的终端写信息
文件操作：
cat显示文件内容和合并多个文件
clear清屏
chattr改变文件属性
chgrp改变文件组权
chmod改变文件或目录的权限
chown改变文件的属权
comm比较两个已排过序的文件
cp将文件拷贝至另一文件
dd从指定文件读取数据写到指定文件
df报告磁盘空间使用情况
diff比较两个文本文件，列出行不同之处
du统计目录／文件所占磁盘空间的大小
file辨识文件类型
emacs功能强大的编辑环境
find搜索文件并执行指定操作（find2）
grep按给定模式搜索文件内容
head显示指定文件的前若干行
less按页显示文件
ln创建文件链接
locate查找符合条件的文件
more在终端屏幕按帧显示文本文件
mv文件或目录的移动或更名
rm/rmdir删除文件／目录
sed利用script来处理文本文件
sort对指定文件按行进行排序
tail显示指定文件的最后部分
touch创建文件
tr转换字符
vi全屏编辑器
wc显示指定文件中的行数，词数或字符数
which在环境变量$PATH设置的目录里查找符合条件的文件mv文件或目录的移动或更名
rm/rmdir删除文件／目录
sed利用script来处理文本文件
sort对指定文件按行进行排序
tail显示指定文件的最后部分
touch创建文件
tr转换字符
vi全屏编辑器
wc显示指定文件中的行数，词数或字符数
实验二进程管理
实验学时：
2学时
实验类型：
验证型、设计型
一、实验目的
加深对进程概念的理解，明确进程与程序的区别；进一步认识并发执行的实质。
二、实验内容
（1）进程创建
编写一段程序，使用系统调用fork（）创建两个子进程。
当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。
让每一个进程在屏幕上显示一个字符：
父进程显示“a“；子进程分别显示字符”b“和字符“c”。
试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
（2）进程控制
修改已编写的程序，将每一个进程输出一个字符改为每一个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。
（3）进程的管道通信
编写程序实现进程的管道通信。
使用系统调用pipe（）建立一个管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：
Child1issendingamessage!
Child2issendingamessage!
父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，再接收P2）。
三、实验要求
按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。
四、实验报告要求
●实验目的
●实验内容
●实验要求
●实验设计（功能设计、数据结构、程序框图）
●实验结果及分析
●运行结果
●感想
●参考资料
五、补充材料
管道是进程间通信中最古老的方式，它包括无名管道和有名管道两种，前者用于父进程和子进程间的通信，后者用于运行于同一台机器上的任意两个进程间的通信。
无名管道由pipe（）函数创建：
#include
intpipe（intfiledis[2]）；
参数filedis返回两个文件描述符：
filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开。
filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。
下面的例子示范了如何在父进程和子进程间实现通信。
#defineINPUT0
#defineOUTPUT1
voidmain（）{
intfile_descriptors[2];
/*定义子进程号*/
pid_tpid;
charbuf[256];
intreturned_count;a
/*创建无名管道*/
pipe（file_descriptors）;
/*创建子进程*/
if（（pid=fork（））==-1）{
printf（"Errorinfork\n"）;
exit
（1）;
}
/*执行子进程*/
if（pid==0）{
printf（"inthespawned（child）process...\n"）;
/*子进程向父进程写数据，关闭管道的读端*/
close（file_descriptors[INPUT]）;
write（file_descriptors[OUTPUT],"testdata",strlen（"testdata"））;
exit（0）;
}else{
/*执行父进程*/
printf（"inthespawning（parent）process...\n"）;
/*父进程从管道读取子进程写的数据，关闭管道的写端*/
close（file_descriptors[OUTPUT]）;
returned_count=read（file_descriptors[INPUT],buf,sizeof（buf））;
printf（"%dbytesofdatareceivedfromspawnedprocess:
%s\n",
returned_count,buf）;
}
}
实验三一个进程启动另一个程序的执行
实验学时：
2学时
实验类型：
设计
一、实验目的
编写Linux环境下，fork（）与exec（）的结合使用实现一个进程启动另一个程序的执行的基本方法，掌握exec（）的几种调用方法。
二、实验内容
父进程从终端读取要执行的命令，并交给子进程执行。
父进程等待子进程结束，并打印子进程的返回值。
提示：
从终端读取要执行的命令可用fgets（）实现。
三、实验要求
按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。
四、实验报告要求
●实验目的
●实验内容
●实验要求
●实验设计（功能设计、数据结构、程序框图）
●实验结果及分析
●运行结果
●感想
●参考资料
五、补充材料
一个进程如何来启动另一个程序的执行？
在Linux中要使用exec（）类的函数实现在一个进程来启动另一个程序。
exec类的函数不止一个，但大致相同，在Linux中，它们分别是：
execl，execlp，execle，execv，execve和execvp，下面以execlp为例，其它函数究竟与execlp有何区别，请通过manexec命令来了解它们的具体情况。
一个进程一旦调用exec类函数，它本身就“死亡”了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。
如果你的程序想启动另一程序的执行但自己仍想继续运行的话，怎么办呢？
那就是结合fork与exec（）的使用。
下面一段代码显示如何启动运行其它程序：
#include
charcommand[256];
intmain（）
{
intrtn;/*子进程的返回数值*/
interrorno;
while
（1）{
/*从终端读取要执行的命令*/
printf（">"）;
fgets（command,256,stdin）;
command[strlen（command）-1]=0;
if（fork（）==0）{
/*子进程执行此命令*/
errorno=execlp（command,command,NULL,NULL）;
/*如果exec函数返回，表明没有正常执行命令，打印错误信息*/
perror（command）;
exit（errorno）;
}
else{
/*父进程，等待子进程结束，并打印子进程的返回值*/
wait（&rtn）;
printf（"childprocessreturn%d\n",rtn）;
}
}
return0;
}
表1exec（）族调用
execl（执行文件）
相关函数
fork，execle，execlp，execv，execve，execvp
表头文件
#includeFxhLinux联盟
定义函数
intexecl（constchar*path,constchar*arg,....）;FxhLinux联盟
函数说明
execl（）用来执行参数path字符串所代表的文件路径，接下来的参数代表执行该文件时传递过去的argv（0）、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针（NULL）作结束。
FxhLinux联盟
返回值
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。
FxhLinux联盟
范例
#includeFxhLinux联盟
main（）FxhLinux联盟
{FxhLinux联盟
execl（“/bin/ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0）;FxhLinux联盟
}FxhLinux联盟
执行
/*执行/bin/ls-al/etc/passwd*/FxhLinux联盟
-rw-r--r--1rootroot705Sep313:
52/etc/passwdFxhLinux联盟
FxhLinux联盟
FxhLinux联盟execlp（从PATH环境变量中查找文件并执行）
相关函数
fork，execl，execle，execv，execve，execvpFxhLinux联盟
表头文件
#includeFxhLinux联盟
定义函数
intexeclp（constchar*file,constchar*arg,……）；FxhLinux联盟
函数说明
execlp（）会从PATH环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针（NULL）作结束。
FxhLinux联盟
返回值
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。
FxhLinux联盟
错误代码
参考execve（）。
FxhLinux联盟
范例
/*执行ls-al/etc/passwdexeclp（）会依PATH变量中的/bin找到/bin/ls*/FxhLinux联盟
#includeFxhLinux联盟
main（）FxhLinux联盟
{FxhLinux联盟execlp（“ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0）;FxhLinux联盟}FxhLinux联盟
执行
-rw-r--r--1rootroot705Sep313:
52/etc/passwdFxhLinux联盟
FxhLinux联盟
FxhLinux联盟execv（执行文件）
相关函数
fork，execl，execle，execlp，execve，execvpFxhLinux联盟
表头文件
#includeFxhLinux联盟
定义函数
intexecv（constchar*path,char*constargv[]）;FxhLinux联盟
函数说明
execv（）用来执行参数path字符串所代表的文件路径，与execl（）不同的地方在于execve（）只需两个参数，第二个参数利用数组指针来传递给执行文件。
FxhLinux联盟
返回值
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。
FxhLinux联盟
错误代码
请参考execve（）。
FxhLinux联盟
范例
/*执行/bin/ls-al/etc/passwd*/FxhLinux联盟
#includeFxhLinux联盟
main（）FxhLinux联盟
{FxhLinux联盟char*argv[]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）}};FxhLinux联盟
execv（“/bin/ls”,argv）;FxhLinux联盟}FxhLinux联盟
执行
-rw-r--r--1rootroot705Sep313:
52/etc/passwdFxhLinux联盟
FxhLinux联盟
FxhLinux联盟execve（执行文件）
相关函数
fork，execl，execle，execlp，execv，execvpFxhLinux联盟
表头文件
#includeFxhLinux联盟
定义函数
intexecve（constchar*filename,char*constargv[],char*constenvp[]）;FxhLinux联盟
函数说明
execve（）用来执行参数filename字符串所代表的文件路径，第二个参数系利用数组指针来传递给执行文件，最后一个参数则为传递给执行文件的新环境变量数组。
FxhLinux联盟
返回值
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。
范例
#include
main（）
{
char*argv[]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0};
char*envp[]={“PATH=/bin”,0}
execve（“/bin/ls”,argv,envp）;
}
执行
-rw-r--r--1rootroot705Sep313:
52/etc/passwd
execvp（执行文件）
相关函数
fork，execl，execle，execlp，execv，execve
表头文件
#include
定义函数
intexecvp（constchar*file,char*constargv[]）;
函数说明
execvp（）会从PATH环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个参数argv传给该欲执行的文件。
返回值
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。
错误代码
请参考execve（）。
范例
/*请与execlp（）范例对照*
#include
main（）
{char*argv[]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,0};execvp（“ls”,argv）;
}
执行
-rw-r--r--1rootroot705Sep313:
52/etc/passwd
实验四基于消息队列和共享内存的进程间通信
一、实验目的
Linux系统的进程通信机构（IPC）允许在任意进程间大批量地交换数据。
本实验的目的是了解和熟悉：
1.Linux支持的消息通信机制及其使用方法
2.Linux系统的共享存储区的原理及使用方法。
二、实验内容
1．消息的创建、发送和接收
使用消息调用msgget（）、msgsnd（）、msggrev（）、msgctrl（）编制长度为1K的消息的发送和接收程序。
2．共享存储取得创建、附接和断接
使用系统调用shmget（）、shmat（）、shmctl（）、shmctl（），编制一个与上述功能相同的程序。
三、实验要求
按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。
四、实验报告要求
●实验目的
●实验内容
●实验要求
●实验设计（功能设计、数据结构、程序框图）
●实验结果及分析
●运行结果
●感想
●参考资料
五、设计提示
为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork（）两个子进程，server和client，进行通信；
server端建立一个key为75的消息队列，等待其他进程发来的消息。
当遇到类型为1的消息时，则作为结束信号，取消该队列，并退出Server。
Server每收到一个消息后显示一句“（Server）received”；
Client端使用key为75的消息队列，先后发送类型为10到1的消息，然后退出。
最后一个消息即server端需要的结束信号。
Client每发送一条消息，显示一句“（Client）sent”；
父进程在server和client均退出后结束。
六、相关系统调用
1、共享内存
（1）共享存储区的建立
shmid=shmget（key,size,flag）：
建立（获得）一块共享存储区，返回该共享存储区的描述符shmid；若尚未建立，便为进程建立一个指定大小的共享存储区。
（2）共享存储区的控制
shmctl（id,cmd,buf）
对共享存储区的状态信息进行查询，如其长度、所连接的进程数、创建者标识符等；也可设置或修改其属性，如共享存储区的许可权、当前连接的进程计数等；还
升级会员 