电大计算机本科操作系统实验指导.doc

操作系统（本科）实验指导实验1 安装Linux 系统21.1实验目的21.2实验要求21.3实验步骤21.3.1安装准备21.3.2从光盘安装Linux系统21.3.3从硬盘安装Linux系统21.3.4启动和关闭Linux系统3实验2 Linux 使用及Shell编程52.1实验目的52.2实验要求52.3实验步骤52.3.1登录和退出Linux系统52.3.2 Linux常用命令52.3.3 vi基本操作62.3.4 Shell编程7实验3 进程管理103.1实验目的103.2实验要求103.3实验步骤103.3.1观察进程状态103.3.2进程控制123.3.3发送中断信号133.3.4减轻系统负载15实验4 存储管理164.1实验目的164.2实验要求164.3实验步骤164.3.1使用sar命令监视内存的使用情况164.3.2使用swap命令监视对换区的使用情况19实验5 文件管理205.1实验目的205.2实验要求205.3实验步骤205.3.1使用pwd,cd ,ls等命令浏览文件系统205.3.2使用cat,cp,mv,head,tail,rm等命令查看文件205.3.3使用find,grep命令进行文件查找和模式匹配215.3.4使用chmod命令修改文件存取权限22实验1 安装Linux 系统1.1实验目的学会安装和配置Linux系统。1.2实验要求1为Linux安装预留硬盘分区。2正确建立Linux分区。3正确安装、启动和关闭Linux系统。1.3实验步骤1.3.1安装准备1准备安装软件（1）购买SuSE安装光盘或下载SuSE安装文件。（2）找到一张Windows引导光盘，为从硬盘安装 SuSE做准备。2为Linux安装预留硬盘分区为了能够在一台计算机同时安装Windows和Linux两个系统，需要先安装Windows，但安装时要在扩展分区为Linux预留1个分区（是否格式化都无所谓），Linux分区大小最少5G以上（最好10G以上）。例如，对于一个40G硬盘，主分区大小为10GB，扩展分区为30GB。可以划分为三个分区：主分区C:为10GB，用于安装Windows；第一个扩展分区D:为20GB，用于保存Windows文件；第二个扩展分区，即剩余的10GB空间留给安装Linux系统使用。1.3.2从光盘安装Linux系统用户可以选择从光盘安装Linux系统，下面以安装OpenSuSE10.2为例，介绍Linux系统的安装和配置过程。1启动安装将计算机设置为光盘启动，然后用第1张OpenSuSE10.2安装光盘启动。2建立Linux分区在安装正式开始前，安装程序需要用户设置一些安装信息，其中最重要的是建立Linux分区。一般来说Linux系统需要一个swap分区、一个/boot分区、一个/usr分区、一个/home 分区和一个/var/log分区。为简化安装过程，我们在安装时只需要建立两个分区：一个/分区和一个swap分区。/分区中包含除swap分区以外的全部内容，swap分区是Linux临时存储数据并进行数据交换的分区。swap分区的大小至少要等于系统实际内存的容量，一般来说可以取内存容量的两倍大小为宜。例如，如果系统内存容量为512MB，Linux分区大小为10GB，则可以设置/分区为9GB，swap分区为1GB。3以下的安装步骤，用户可以按照SuSE安装程序的提示信息一步一步操作，直到完成SuSE的安装。1.3.3从硬盘安装Linux系统用户也可以选择从硬盘安装Linux系统，下面仍以OpenSuSE10.2为例，向大家介绍Linux的安装过程。1在Windows中为SuSE建立一个安装目录，例如D:suse_install，并建立cd1、cd2、cd3、cd4、cd5五个子目录。2从OpenSuSE10.2的五个安装盘中找到相应的ISO光盘映像文件，用虚拟光驱把文件分别复制到suse_install目录下的cd1、cd2、cd3、cd4、cd5五个子目录中。3把suse_installcd1dosutilsloadlin目录中的Loadlin.exe复制到suse_installcd1bootloader目录中。 4利用Windows引导光盘重启计算机（计算机设置为光盘启动），进入到DOS状态，在suse_installcd1bootloader目录中执行以下命令：loadlin linux append initrd=initrd vga=791 安装方式选择硬盘安装，安装路径为suse_install/cd1，然后开始安装Linux系统。注意：其中建立Linux分区的内容与1.3.2小节的内容相同。 5第1张光盘安装完后，计算机会自动重启，然后提示让用户插入第2张光盘，此时有两种方法处理：点击提示窗口中的“Show details”，将其中的路径改为第2张光盘的路径“dir:/mnt/win_d/suse_install/cd2”，这种方法需要为每张光盘修改，所以要修改几次。 按“Ctrl+Alt+F2”，运行系统管理程序YaST，选择“softwareChange Source of Install”，删掉其中的路径，然后再加入“dir:/mnt/win_d/suse_install/cd1”、“dir:/mnt/win_d/suse_install/cd2”、“dir:/mnt/win_d/suse_install/cd3”、“dir:/mnt/win_d/suse_install/cd4”、“dir:/mnt/win_d/suse_install/cd5”，退出YaST程序。然后，执行“shutdown -r now”，系统重启后，就会自动安装下去了。1.3.4启动和关闭Linux系统1启动Linux系统SuSE安装完成，重启系统，启动时会显示一个多系统启动选择菜单，包括三个选项：OpenSUSE 10.2 Windows OpenSUSE 10.2(Failsafe)分别代表GUI方式SuSE、Windows和命令行方式SuSE三种系统启动方式，缺省启动的操作系统为第1项GUI方式SuSE。用户也可以选择其它两个选项，分别启动Windows和命令行方式SuSE。2改变系统启动顺序如果用户想改变缺省启动的操作系统为Windows，可以用root用户进入Linux，然后使用vi编辑程序，修改/boot/grub/menu.lst文件，把第1行default的值从0（代表OpenSUSE 10.2）改变为1（代表Windows）就可以了。3关闭或重启Linux系统（1）Shutdown命令Shutdown是用来关闭Linux系统的命令。关闭或重启Linux系统的操作只有管理员root用户才有权执行。Linux系统在工作时会使用部分内存作缓存区，如果内存中的数据还没有写入硬盘，就把电源关掉，系统就会丢失数据。如果这些数据是和Linux系统本身相关的，那么就会对系统造成较大的损害。所以，在关机之前最好执行三次sync同步指令，如：# sync;sync;sync。以下是使用shutdown命令的一些实例：# shutdown (系统会在2分钟后关机，并发送一些消息给用户)# shutdown h now (系统立刻关机)# shutdown r now (系统立刻重启，相当于reboot)# shutdown h 20:25 (系统会在今天的20:25关机)# shutdown h +10 (系统会在10分钟后关机)（2）halt命令输入#halt命令，系统就会开始进入关闭过程，其效果和shutdown h now是完全一样的。（3）reboot命令输入#reboot命令，系统就会将系统中的服务一个一个都关闭掉，然后系统开始重启，再次进入Linux系统。实验2 Linux 使用及Shell编程2.1实验目的学会Linux系统的基本操作和常用命令，对Shell编程有初步了解。2.2实验要求1能够正确地登录和退出Linux系统。2熟悉使用Linux常用命令。3能够使用vi建立、编辑文件。4能够建立Shell脚本程序并执行它。2.3实验步骤2.3.1登录和退出Linux系统1从Linux计算机登录Linux系统不论是GUI方式或命令行方式的Linux，在登录系统时，用户都需要输入注册名和密码，密码验证正确后，用户登录成功。2从Windows计算机登录Linux系统用户不必为每台计算机都安装Linux系统，如果一台已经安装了Linux的计算机与其他的Windows计算机同在一个局域网内，并且Linux系统已经启动，那么这些Windows计算机上的用户就可以通过一个名为Putty的软件（可以从网上下载）登录到Linux系统。登录方法：（1）启动Putty，选择“Session”；（2）在HostName(or IP address)字段内输入Linux计算机的IP地址（可以在Linux系统中用# ifconfig eth0命令获得）；（3）点击open按钮，就可以连接Linux计算机；（4）输入用户注册名和密码，登录Linux系统。3修改用户密码用户在使用Linux系统过程中，如果需要，可以使用passwd命令修改自己的用户登录密码。注意：普通用户只能修改自己的密码，管理员root用户可以设置任何用户的密码。4退出Linux系统：用户可以输入logout或exit或按Ctrl-D，退出Linux系统。2.3.2 Linux常用命令下面列出在Linux系统中使用频率最高的10个命令，希望大家学会初步使用。Linux系统其他命令参加附录B。序号命令序号命令1cat：显示文件内容6ls：列出目录信息2cd：改变目录路径7more：分页显示文件内容3cp：复制文件8rm：删除文件或目录4cp：复制文件9vi：vi屏幕编辑程序5grep：搜索、过滤信息10who：显示登录用户信息2.3.3 vi基本操作vi是Linux最基本的文本编辑工具，功能强大并且非常高效。1进入vi格式1：$ vi 文件名，创建新文件或编辑旧文件。格式2：$ vi 创建新文件，在保存时再指定文件名。2vi命令列表类型命令光标移动命令PgUp屏幕往下（往前）滚动PgDn屏幕往上（往后）滚动G光标移至文件的最后一行5G 光标移至第五行行首0光标移至当前行行首 光标移至当前行行尾H光标移至屏幕的最上一行M 光标移至屏幕中部L光标移至屏幕最下面一行w 光标右移一个单词3w 光标右移三个单词b光标左移一个单词3b 光标左移三个单词插入命令a把文本添加在光标之后A把文本添加至行尾i把文本插入在光标之前I把文本插入在行首o在光标所在行下面打开新行，并输入文本O 在光标所在行上面打开新行，并输入文本（注：正文输入结束后，需要按ESC键退出输入方式）删除命令x删除光标位置的字符dw 删除光标位置的单词dd 删除光标所在行4dd 从光标所在行开始删除四行D从光标所在行光标位置删除至行尾D0 从光标所在行光标位置删除至行首DG 从光标所在行删除至文件尾修改命令cw 修改一个单词c3w 修改三个单词r在光标所在位置替换一个字符R替换若干字符拷贝、粘贴命令Y拷贝当前行至缓冲区5Y 拷贝自当前行开始的五行至缓冲区p将缓冲区内容拷贝至光标后的行P将缓冲区内容拷贝至光标前的行查找、替换命令字符串往前查找字符串? 字符串往后查找字符串:s/old/new将当前行中第一个字符串old改为new:s/old/new/g将当前行中的所有字符串old改为new:3,9s/old/new将第3-9行中的第一个字符串old改为new:1,$s/old/new将所有行中的第一个字符串old改为new:1,$s/old/new/g将所有行中的所有字符串old改为new存盘命令:w存盘:w file写入文件file:w file写入到文件file原有内容之后其他命令J将下一行与当前行合并成一行u取消上一次命令操作 重复上一次命令操作G 显示文件的有关信息3退出vi 输入:wq或ZZ命令，存盘并退出vi。 输入:q命令，不存盘退出vi。 输入:q!命令，不存盘强行退出vi，放弃编辑缓冲区的内容。2.3.4 Shell编程1Shell命令格式（1）命令格式：command -options arg1 arg2其中：command是Shell命令名，arg1 arg2是Shell命令的参数列表。（2）Shell命令举例 单一命令：$ who 连续执行多个命令：$ date; who 多个命令输出送入管道：（$ date；who）| wc 后台命令：$ (sleep 300; echo Tea is ready) & 2Shell变量变量含义变量含义$USER登录用户名$shell运行的Shell类型$HOME用户注册目录$0Shell命令本身$PATH命令访问路径$1 $9第19个Shell命令参数$PS1第一提示符$#Shell命令参数个数$PS2第二提示符$?Shell命令返回值（0:成功）$TERM终端类型$当前Shell进程的pid3Shell的基本语法(1) if条件语句格式： if条件 then 条件为真时的命令串 else 条件为假时的命令串 fi(2) case条件语句格式： case 变量名 in 数值1) 若干命令行1 ; 数值2) 若干命令行2 ; *) 其他命令行 esac(1) for循环语句格式： for变量名in数值列表 do 若干命令行 done(2) while循环语句格式： while条件 do 若干命令行 done注：条件为真时执行循环语句.(3) until循环语句格式： until条件 do 若干命令行 done注：条件为假时执行循环语句.(4) break和continue语句格式：n break：立即终止当前循环的执行。n contiune：不执行循环中后面的语句而立即开始下一个循环的执行。注：这两个语句只有放在循环语句的do和done之间才有效.4Shell脚本文件的建立和执行（1）创建Shell脚本文件 创建文件：$ echo who | wc l nu 或$ vi nu 查看Shell脚本文件$ cat nuwho | wc l$（2）为Shell脚本文件增加执行权限$ chmod +x nu$ ls l-rwxr-xr-x nu$ （3）执行Shell脚本文件方法一：$ sh /tmp/abc &772$ ps p 772 PID TTY TIME CMD1 + Done grep “mengqc” /etc/passwd /tmp/abc &当后台进程终止时，Shell将通知用户。它只是简单地给出该子进程的作业号，并不显示其PID。例如：1 + Done grep “mengqc” /etc/passwd /tmp/abc &2作业控制（1）挂起进程：Shell允许用户挂起正在运行的进程、可以把进程从后台移到前台或者反过来从前台移到后台。Shell可以将当前正在运行的子进程挂起，并且告诉Shell不用等待子进程终止。当一个子进程被挂起时，屏幕上就显示出该子进程的作业号和命令名，如下所示：1 + Stopped command其中，command表示被挂起进程所对应的命令。例如，用户当前正在运行命令： $ man ls | more在没有全部显示完之前，按下z键，在屏幕上会看到： 1 + Stopped man ls | more（2）后台作业一旦用户挂起一个进程，就可以用bg命令在后台运行这个进程，例如： $ bg %1（3）前台作业使用fg命令，可以把一个在后台运行的进程调度到前台运行，例如： $ fg %1（4）显示作业状态使用jobs命令显示正在运行的所有子进程的状态，例如： $ jobs（5）进程休眠使用sleep命令让当前进程休眠若干秒，该秒数由参数指定，例如： $ sleep 60 &（6）综合练习：输入以下命令：$ sleep 60 &$ sleep 30 &现在输入z。注意被停止进程的号码，并且Shell提示符会重新出现。输入命令: $ jobs可以查看各子进程的状态。使用bg命令，把睡眠60秒的sleep命令放在后台运行： $ bg pid使用fg命令，把睡眠60秒的sleep命令放在前台运行： $ fg job_ID当60秒的sleep命令完成后，运行jobs命令： $ jobs分析输出结果。它是你所期望的情况吗？3.3.3发送中断信号信号是随时可以中断一个进程并让它立即采取行动的事件。例如用户在键盘上按下键或者组合键等。 Linux操作系统支持许多不同类型的信号，其中大多数都是用来终止进程。有时，一个进程运行的指令使得该进程阻塞住了，无法正常地退出。这样的进程就称作被挂起。无论是一个进程被挂起，还是用户启动了一个进程、突然又不想运行它，都需要提前终止相应的进程。1信号（1）挂起信号（信号1）用户退出系统时，操作系统就发送hangup（挂起）信号给Shell的各子进程。信号1最初用于拨号modem，当电话线挂断后就终止一个注册进程。（2）中断信号（信号2）键通常被配置为发送中断信号，它终止当前的进程。（3）退出信号（信号3）组合键向进程发送quit（退出）信号，通常它导致进程的终止。有些应用程序在编写时要忽略键发出的中断信号。如果键不能终止进程，就试用组合键。后台进程不受或者键的影响。对于这类忽略和的进程，必须使用kill命令才能终止。2nohup命令如果用户想在后台运行一个很长的进程，并且在退出系统时也不终止该进程，则可以使用nohup命令来保护该进程。nohup命令的格式是： nohup command arguments &其中，command-要保护的进程所对应的命令；Arguments-该命令的参数。如果没有指定输出重定向，则nohup 命令将指定命令的输出重定向到文件nohup.out。3kill命令有些信号并不能使用按键很容易地生成。为了发送这些信号，可以使用kill命令： kill -signai pid pid 其中，signal表示要发送的信号，pid表示接受信号的进程的PID。例如： $ ps PID TTY TIME CMD 587 ttyp0 00:00:10 sh 626 ttyp0 00:00:03 vi 639 ttyp0 00:00:01 ksh 698 ttyp0 00:00:00 ps 为了用kill命令把信号9(即终止进程信号)发给PID是626的进程，应输入以下命令： $ kill -9 6264试做以下练习：执行命令： $ find / -name core print /dev/null 2&1 &命令find由根目录（用 “/” 表示）开始查找名为core（可以指定另外的文件名）的文件（选项 name 的作用），结果输出（-print的作用）重定向到文件/dev/null中（ /dev/null的作用），出错输出被重定向到标准输出（即 2&1的作用），整个命令在后台运行。使用ps命令，确认find命令还在运行。使用kill命令“杀死”find进程。3.3.4减轻系统负载Linux提供了一些命令能够使系统运行的效率更高，其方法是把进程的负载分散到更长的时间段内。这里介绍两个常用命令：一个影响进程的优先值，另一个可以延迟命令的执行时间。1nice命令每一个进程都有一个优先值，Shell内核用它来给进程分派CPU的时间。优先值是根据进程自上一次占用CPU到现在过了多长时间以及nice值来确定，nice值是0 到39之间的数。nice值越高，命令的优先级就越低。Shell内核进行进程调度时，总是先调度优先级高的就绪进程。反过来，一个就绪进程的优先级低，它就被排在后面得到CPU。nice命令用于增加指定命令的nice值。其使用格式是： nice -n increment command arguments 其中，increment是要增加的数值，command是nice命令所要作用的命令，arguments是command命令所用的参数。如果系统很忙，使用nice命令就很好，特别当执行一个要占用大量CPU时间的命令时更应使用它。默认情况下，进程的nice值是20。nice命令允许将此值增大到39。例如，下面的命令把find进程的nice值增为35（假定当前Shell的nice值为20）：$ nice -n 15 find / -name core dumps 2&1 &如果nice命令没有指定增量值，那么就假定增量值为10,相应进程的nice值就变为30。nice命令只对刚刚启动的新进程起作用。使用renice命令可以影响已经运行的进程的nice值。2at命令有时，用户可能想让程序在随后系统不太忙的时候去运行。 Linux提供了一个命令，它可以让另外的命令在任何指定的时间运行。at命令从stdin（标准输入）中读取输入。如果stdin对应你的键盘，那么，在结束命令时要按d,用来表明输入结束。at命令的格式是：at options time date 其中，options是选项，time和date表示时间和日期。 如果想找出今晚10:15的时候谁还在系统上工作，可以使用以下命令： $ at 1015pm date who d at命令会把已执行命令的标准输出发送到你的系统邮箱中，或者你可以指定被延迟命令的输出重定向到你选择的一个文件中： $ at 1015pm date at_data who at_data d实验4 存储管理4.1实验目的1加深对存储管理技术有关概念的理解。2学习使用系统管理命令监视内存的性能。4.2实验要求正确地使用sar 和swap 命令来报告你的系统在一段时间内有关对换和调页情况的统计数据，并且了解这些数据的含义，进而对系统的内存活动情况有所分析。 4.3实验步骤4.3.1使用sar命令监视内存的使用情况sar命令是报告系统活动情况的软件，功能是报告系统中各种系统活动的情况,包括文件的读写、调度和系统调用的活动、缓冲区的使用、磁盘I/O活动、TTY设备的活动、各种队列的活动、进程间的通信、对换和页面调动情况等，是Linux系统中进行系统维护的一组重要工具之一。类似的其它命令还有:cpusar-报告SMP(对称多处理器)系统中每个CPU的系统活动情况。mpsar-报告SMP的系统活动情况。sa1-收集系统活动情况的数据。sa2-报告系统活动情况。sadc-记录系统活动数据。 sar命令有很多选项，分别用于报告系统中不同的系统活动情况。大家可以使用 man sar命令来查看它的手册页，了解各个选项的作用和使用方式。1报告页面调动活动使用-p选项,sar命令可以报告在一段时间内系统中页面调动情况。其命令格式是:sar -p t n 其中,t表示两次收集取样数据之间的时间间隔,以秒为单位;n表示收集数据总共需要多少个t时间间隔,其默认值是1。 例如，输入以下命令: sar -p 30 10 则经过5分钟(10个30秒)之后，在屏幕上会显示如下所示的信息（应注意：在不同的系统上或在不同时间运行该命令会得到不同的输出结果）： _SV sysv 3.2v5.0.4 Pentium 05/31/100 10:09:05 vflt/s pflt/s pgfil/s rclm/s (-p) 10:09:35 1.10 4.60 0.10 0.00 10:10:05 0.10 0.03 0.10 0.00 10:10:35 0.47 4.40 0.00 0.00 10:11:05 0.17 0.00 0.00 0.00 10:11:35 0.47 4.47 0.00 0.00 10:12:05 0.00 0.00 0.00 0.00 10:12:35 0.47 4.47 0.00 0.00 10:13:05 0.17 0.00 0.00 0.00 10:13:35 2.10 4.83 0.00 0.00 10:14:05 0.00 0.00 0.00 0.00 Average 0.50 2.28 0.02 0.00其中，vflt/s表示每秒地址转换页面故障次数（即，页面访问合法，但该页不在内存）。 pflt/s表示由于试图对标记为“copy-on-write”(写时拷贝)的页面进行写操作，或者 由于发生保护性错误（非法访问页面）而导致的每秒页面故障数。 pgfil/s表示通过从文件系统调入页面而出现的每秒地址转换故障数。 rclm/s表示每秒添加到空闲列表中的页面数。 如果vlft/s的值很高，就表明你正在运行的应用程序缺乏局部性访问（即，对地址空间的访问并不局限于少量的页面），因而不适于分页系统。2报告未用的内存页面数和对换区磁盘块数 使用-r选项可以显示系统上空闲的内存页面数和对换区中的盘块数。其命令格式是： sar -r t n其中,t表示两次收集取样数据之间的时间间隔,以秒为单位;n表示收集数据总共需要多少个t时间间隔,其默认值是1。 例如，输入以下命令: sar -r 30 6 则在经过3分钟(6个30秒)之后，在屏幕上会显示如下所示的信息：_SV sysv 3.2v5.0.4 Pentium 05/31/10010:28:08 freemem freeswp (-r)10:28:38 868 9800010:29:08 867 9800010:29:38 867 9800010:30:08 867 9800010:30:38 867 9800010:31:08 867 98000 Average 867 98000 其中，freemem表示用户进程可用的内存页面数（每页4KB）。 freeswp表示可供对换和分页使用的物理磁盘块数（每块512字节）。 如果freemem的值在一个时间间隔内降到规定的内存页面下限值以下，则页面替换进程（vhand）就把干净页面（即正文或未修改的页面）或者脏页面（修改过的页面）添加到空闲列表中，直至freemem的值大于规定的上限值为止；它也把脏页面拷贝到对换区。如果freemem在一个时间间隔内降至0，则对换进程（sched）被激活，并把整个进程换出到磁盘上。如果freeswp的值持续的下降，则表明系统正在进行对换或者调页。 3报告系统对换和进程上下文切换活动的情况 使用-w选项可以报告系统中存储对换和进程上下文切换活动的情况。其命令格式是:sar -w t n 其中,t表示两次收集取样数据之间的时间间隔,以秒为单位;n表示收集数据总共需要多少个t时间间隔,其默认值是1。 例如，输入以下命令: sar -w 30 8 则在经过4分钟(8个30秒)之后，在屏幕上会显示如下所示的信息：_SV sysv 3.2v5.0.4 Pentium 05/31/100 10:40:16 swpin/s bswin/s swpot/s bswot/s pswch/s (-w) 10:40:46 0.00 0.0 0.00 0.0 3 10:41:16 0.00 0.0 0.00 0.0 110:41:46 0.00 0.0 0.00 0.0 2 10:42:16 0.00 0.0 0.00 0.0 1 10:42:46 0.00 0.0 0.00 0.0 1 10:43:16 0.00 0.0 0.00 0.0 110:43:46 0.00 0.0 0.00 0.0 110:44:16 0.00 0.0 0.00 0.0 1 Average 0.00 0.0 0.00 0.0 1 其中，swpin/s表示每秒由对换区换入内存的传送数量（包括某些程序的最初装入）。 bswin/s表示每秒由对换区换入内存的4KB页面的数量（包括某些程序的最初装 入）。 swpot/s表示每秒由内存换出到对换区的传送数量。 bswot/s表示每秒由内存换出到对换区所传送的4KB页面的数量。 pswch/s表示每秒进程上下文切换的次数。 如果swpot/s的值大于0，那么就表明：进程所用的内存空间不足，需要增加内存的容量或者减少缓冲区的数量。因为磁盘的存取速度明显地低于内存的存取速度，所以，减少对换的活动对于改善系统的性能是很重