西电软院操作系统课程设计报告

1、操作系统课程设计实验报告册班级:学号:姓名:褚华教师:Word文档资料Word文档资料实验说明重要提示实验1系统调用实验2 核模块实验3文件系统实验4设备管理Word文档资料实验说明1. 实验做为学习的重要促进手段，是为了深化对理论的理解，锻炼实践动手能力。2 .实验同时也作为考核的手段。3. 实验容会在课程进行中下达，并且会分次地、部分地被抽查。4. 课程结束时，要求把所有的实验整理成一个完整的电子文档并上交, 做为最后成绩的评定依据。5. 如果有兴趣的合适的题目，也可自己选题目。格式说明1 . 本文档文件名命名为“学号-姓名”， 口3071000_小王”。2 .留白部分不足的自己调整长度，

2、也可加页（增加容应在表格）。3. 每次的实验报告都要在这个文件中（按照实验次序依次）增加，而 不是每次一个新的word文件。4. 本文档保存为doc格式（请勿用 Word2007的docx格式）。重要提示：1. 实验正文建议使用小四号或五号宋体。2. 若附加图形，则请直接嵌入到实验手册相应位置。3. 各实验的源程序，请按实验分目录存放，如第一个实验的源程序存放在目录labl下，第二个实验的源程序存放在目录Iab2下等等，依次类推 可互相讨论，但严禁抄袭网络或同学的实验结果。头验编号1题目系统调用实验目的为 Linux 核要求该系统11. 该系统调2. 若参数为3. 若参数为噌加一个系统调用，并

3、编写用户进程的程序来测试 调用能够完成以下功能：用有1个int型参数，返回值为int。偶数，贝U输出自己学号后四位奇数，则输出自己学号的后五位实验容1. 系统调用的实现2. 增加系统调用3 Li nux核的构建报告(1)实现方法和思路容要求(2)测试及结果报告正文要给linux增加系统调用，可以用修改核源码并重新编译的方法实现 一：基本过程是1在系统调用表文件中给要增加的一个系统调用的名字2在系统调用号文件中给要新增的系统调用分配一个系统调用号3增加系统调用声明4添加系统调用的实现5.重新编译核6编写测试驱动函数，测试系统调用是否添加成功:在系统调用表文件中增加系统调用的名字.long sys

4、 rtjtgmigqueuminfD/* 335 */long sysperfeentopen-long sys mycall:在系统调用号文件中给要新增的系统调用分配一个系统调用号defineNR pipe：331kkf inE_NK_inotify_initl332Mef me-NR.-preadv333defineNR pwrit&v334define_NKrttgsigqiieueinfo335MefineNR. perf event opendefineI_NRjnHall_337三：增加系统调用声明asmlinkage long sys perf event open!Struct

5、 pEf event attr user *attr uptrf pid t pidt int cpuf int group fd, unsigned long flags)arhlinkage long sys mmap pgofflunsigned long addr, unsigned long len, unsigned long pratr unsigned long flags, unsigned long fd, unsigned long pgoff)； asmlinkage long sys mycall(int num)；四：添加系统调用的实现要为linux核增加系统调用，

6、首先必须要实现系统的核调用也就是提供功能的一个函数根据题目要求，当给改系统调用传递int参数为奇数时输出自己学号的后五位，当系统调用接受的参数为偶数时，输出自己学号的后四位所以，系统调用的实现如下可以看到系统调用的实现同基本的C语言没多大差别，只是能使用的库不一样在linux核中的代码不能使用标准C库，只能使用核提供的库所以能调用的函数会有不同最后实现代码如下return 电t;asmlinkage long sys_mycall(int num) H (num W - G)prlirtk*2257*)；else printk(12257)j return num；当参数num为偶数时输出22

7、57也就是学号的后四位当参数为奇数时输出12257也就是学号的后四位可以看到输出函数式 printk而不是printf，因为在核中不能使用标准C函数五：编译核六：测试系统调用测试驱动函数如下rinclude #include int nain(woi|) printfsyseall(337r 5)； return 6;测试输出如下由于在系统调用实现时忘记在末尾加换行符了。所以输出的两个是在一行的 也就是2257和12257，但是可以看到系统调用时实现了的。头验编号2题目核模块实验1学习linux核模块的编写及加载的方法目的2.理解linux核模块的机制实验1编与linux核模块并测试2编写可以

8、带参数的linux核模块并测试容3使用核模块的方法为linux增加系统调用1、用核模块的方法完成实验1的报告 (1)实现方法和思路容要 (2)测试及结果求报告正文实验容：编写一个核模块；编译该模块；加载、卸载该模块；实验步骤：新建模块目录用编辑器(vi)编辑源文件1 Stncludc 2 nclude linux/module.3 include clvnux/kernel44 static tnt hello_tnit(void) 5 prtntkf Hello worldnH);6 return 0;7 910 void hello_exit(vob ) 11 prtntkCHello m

9、odule exitn)H12 1313 module_tnttChello_tntt);14 module_extt(hello_extt);15 16 MODULE_ LI CENSE ( GPL*1)；17 MODULE二UTH0R(ganbT；18 MODULEDESCRIPTIDMt hello p)*19 _分析：模块入口函数为hellonit()，由modulenit()宏指定，在模块被加载的时候被调用向系统注册。入口函数的返回值：0表示成功，非0表示失败。模块的退出函数为 hello_exit(),由module_exit()宏指定，在模块被卸载时被调用向系统注 销，主要来完成

10、资源的清理工作。它被调用完毕后，就模块就被核清除了。一个模块最少需要有入口和退出函数。2.4核后，引入识别代码是否在GPL许可下发布的机制。在使用非公开的源代码产品时会得到警告。通过宏MODULE_LICENSE(GPL”，设置模块遵守GPL证书，取消警告信息。 宏MODULE_DESCRIPTION()用来描述模块的用途。宏MODULE_AUTHOR()用来声明模块的作者。宏MODULE_SUPPORTED_DEVICE(声明模块支持的设备。这些宏都在头文件lin ux/module.h定义，使用这些宏只是用来提供识别信息。用编辑器编辑Makefile1 obj-n : = heLLnodu

11、le.o!= /lib/modules/3.11.0-26-generi5/build3 phr := r shell p. t: i啣 n C1 d u 1E，生s5 $(MAKE) -T S(KFRUFLDIR) M=$(PWD) nndulf*0 nodulestrsldll:7 $(MAKE) -C S(KERMELDIR) M-$(PWD) ncdules instaH9 clean:10rm - rfcore , depend +*, end * . ko * - nodc mp_i/ersions编译模块rootxlanbi/h&ne/xianb/ork5pdce/opcratt

12、ng_systcn/designtng/ntxJules# nakc clean r期-rf *.o *- core depend .匚nd *.ko *nod.tnp_verslons r oot$xtanb: /hopie/xlanb/orkspJce/operattng sysien/destgnlng/nodulesM nake make - C /ILb/nodultas/3.11,0 -26-gener tc/bulid M/hone/xlanb/or kSpace/opyr dlLng j： y stem/de signing /imodules nodules nake 1:正

13、莊进入目录 /usr/src/Ylncx-headers-l* 11,0-26 generic *CC M /hone/xtanbUorkSpace/aperattns_sytem/destqntng/roduLes/heLLo_FiodijLe oBuilding modules,2.1 nodules/home/xi rinb/WorkSpact1/operaK r)g_sy5tem/desi gni ng/nodule5/hplloodul?,MODPOSTCCHDd,0/honeanb/Workspace/operating syster/designtnq/rodule/holla

14、noduleJLD Mko nakei ：1E 在离开目录/us r/ sr c fl tn ux - headers 3.11 .ft - 26 -gene rtc1 raotxinnb:/hrm?/xianb/Workspare/operating syten/designing/nodulfs# |加载删除模块rcotxianb:/honc/xianb/MorkSpa匚efopoating system/dcstgning/nodules innod hell onodule.karootxianb:/hone/xianbyWorkspaceoperating system/dcsigr

15、ing/nodules rnnod hello module .kodmesg输出信息rootxianb;/homc/xi.anb/KorkSpocc 2506), lowering kernel.pert_cvcnt_F to 59000Hello worldHello nodule exit带参数的模块MODUILE_LICENSE(）；tati匚 匸h *who = stditic tnt tines = nodule_param(times, module-paramtwho, charp, 5_IRU5R);Jnr( S_IRUSR);static nt helLo_init( :i

16、:) Jlrt l；for (t =; t times; t+)prtntk( return ;static void heLlo_extt(void) ,who);prtntki nodule_init(hello_intt); nodule_exit(hello_extt);传入参数root负竝onb;n* insnqd parsn t/tk whoxlnnb 饥配出匚|输出结果142M. 529061：HelAo world14273.961773Hello nodule exit；14522.919798(o) hello, xianbi145?2.959797(1)Klanb!：14

17、5Z2.939800(2) hello* KlanbJ容二：用核模块的方式为系统添加一个系统调用为Linux核增加一个系统调用，并编写用户进程的程序来测试。 要求该系统调用够完成以下功能：1. 该系统调用有1个int型参数，返回值为int。2. 若参数为偶数，则输出自己学号后四位3. 若参数为奇数，则输出自己学号的后五位基本思路就是通过修改系统调用参数表所在的存地址并加入系统调用即可头验编号3题目文件系统实验目的1. 了解/proc文件系统2. 掌握修改/proc文件系统的方法3. 利用/proc与核交互创建以及使用/proc文件实验容1. 利用/proc与核交互2、利用核模块方法创建/pro

18、c文件报告容要求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报告正文实验本实验只使用标准 C函数进行修改/proc文件也就是说直接read write /proc 里的文件从而达到与核交互的目的代码如下1 ginclude 2 #include 3 include sys/stat.h*44 int main(int argc, char * argv)1FILE * fp = fopen(argvlr wJ；8 if (fp = NULL)9 18 prints(Error while open file hostnameXn);111213 char *bu = argv 1;14 /chmo

19、d(/proc/sys/kernel/hostnamer 777;15 /int ten = fwrite(bbbt 1# 3f fp);1617fseekffp, 0f SEEKSET；IBfprintf(Ipr angv2);19 ffif (ten = Q)20 /printf(Error while write file hostnamentt):Z1return 0;22 输出结果xianbxianb:/proc_fs/pral$ cat /proc/sys/kernel/hostnanie txbxianbxianb;-/proc f s/pro1$ |可以看到实现了功能完成了ho

20、st name文件的修改xlanbxianb:-/proc fs/prols hostname txb容二:通过核的/proc编程接口进行/proc文件的操作本试验通过构造可加载核模块，通过核的/proc 编程接口进行 /proc 文件的操作 需要用到的基本函数有struct proc_dir_entry*create_proc_entry(const char *name, mode_t mode, structproc_dir_entry *parent)这个函数创建一个 /proc 文件struct proc_dir_entry *create_proc_read_entry( cons

21、t char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *base, read_proc_t *read_proc, void *data)这个函数创建一个 /proc 的只读文件struct proc_dir_e ntry *proc_mkdir( const char *n ame, struct proc_dir_e ntry *pare nt)这个函数创建一个/proc目录删除节点(文件或者目录)remove_proc_e ntry()void remove_proc_e ntry ( const char *n ame, struct pro

22、c_dir_e ntry *pare nt)该函数将删除一个 proc节点(按文件名删除)以上函数只能创建一个文件，要想使创建的文件发挥作用，还有两个域的值需要填写，它们是 read_proc 禾口 write_proc。该两个函数都是回调函数，当对文件进行读写时，系统会自动调用相应的回调函数。可以使用 write_proc函数向/proc中写入一项。这个函数的原型如下int (*write_proc) (struct file *file, const char *buffer, unsigned long count, void *data)file参数实际上是一个打开文件结构(我们可以忽

23、略这个参数)。buffer参数是传递给您的字符串数据。缓冲区地址实际上是一个用户空间的缓冲区，因此我们不能直接读取它。count参数定义了在buff中有多少数据要被写入。data参数是一个指向私有数据的指针可以使用read_proc函数从一个/proc项中读取数据(从核空间到用户空间)。这个函数的原型如下：in t (*read_proc) (char *page, char *start, off_t off, int coun t, i nt *eof, void *data)page参数是这些数据写入到的位置，其中count定义了可以写入的最大字符数。在返回多页数据(通常一页是4KB)时

24、，我们需要使用 start和off参数。当所有数据全部写入之后，就需要设置eof (文件结束参数)。与 write类似，data表示的也是私有数据。此处提供的page缓冲区在核空间中。实验代码如下1 ginclude *inrlud 4 #1 nrlud cl inLx/s thetl. n：* - 兴irdudi* define STKINGLEh 102*7i tlidi glsLdl burferSPtlNGLEN:1 struct proc dif entry Bumpla dirj Iwllo file, *cuiTent_filjei tymlink；ie-H int proc _

25、read_cur rent I char *page, char itart, of ft off, int count , int *eof, VDid*deta)13int len；14try nodule qet (THIS HOCULt)；15len = sprlntf1 page, count process usae； nnaa?: %snptd:1(urrent-xOB*. curren-piJ)；7wodule_put(THI 5_MOOLJLEi:18return ten：19 2Q21 intpr&c read heUocharchsr * starts off t ofi

26、ntcount,mt -eof, void + data22 com, glotisl tuYfe r)；26nodule pur 仃his wolileh27return len：?a 1293 intproc write helloCtruct file * File, const char * buF, unsigned lorg count , void * dat；31 - COURT；羽Len count；38 J394copy fro U5er(glotl buffer, buf, len)：4Lglobalbuf-ferlLtfi=气B：4?noduleput (THIS HO

27、Ol!LE;43returnlen；辆4$4*. static int uiit (voidI47 4texample dir - proc rnkdlrfMprocL3121257-a mull；#current file create proc read enirytwng,昕斫example dir, proc read currfnt, NULL;/henc_file = create proc_entryfxianbp 日&44 eKaipT.e_dir) ；_,151 rcpyfglobal buffer, xianb) j52hello file-read_prcc = proc

28、 reed hello；5Jhelto_file-write_p ro c = p roc_write _ Iw tla；54synlink * proc_5yilink(tang_toc, cxanplt_dir, Htarq-I:，点return e；，了 5&S stal 1c void cleanup (veld)M 61renovf_prDi_emry(Ftarg_ioa* tjc自nisL亡r：6?rfftovt_prot_errry(tang*d BM(e_dirT:6rfflove-proc_entry(xtantt,曲amplF dif)：6-rettoire prac En

29、tryCpracl test, NULL ；曲6667 mcdGle_ir)itlinit);“ | tng-rw- r- - r-1rootrootfl2014-12-03xianb若对文件进行读写操作则如下显示roattxbI/proc/proc13121257# cat tang count pro匚亡ss usages:name; catDid: 2831rnottxb:/proc/procL3121257# echo 33 xianb roottKb：/proc/proc!3121257# cat xianb xianb mess-age： catwrite: 33头验编号4题目设备

30、管理实验1. 了解linux设备文件目的2. 了解linux设备驱动程序的编写实验1.实现一个linux字符设备驱动文件容报告(1)实现方法和思路容要求(2)测试及结果报告正文1.首先了解linux设备驱动文件的基本数据结构核设备驱动程序表结构(in fs/devices.c)struct device_struct const char *n ame;/ device n amestruct file_operatio ns * fops;；字符设备驱动程序的基本操作和数据结构2.字符设备驱动程序：设备表：全局数组 chrdevs255,主设备号是它的下标登记：register_chrdev() / un register_chrdev()缺省操作集合：file_ops: def_chr_fops，仅定义了 open 方法；ino de_ops: chrdev_ ino de_operatio ns,仅定义了其中的 file_operati on=& def_chr_fops.三：关键代码实现了驱动程序的初始化以及退出清理函数在初始化中用 register chrdev函数进行注册在退出