操作系统课程设计报告.doc

江苏大学计算机学院课程设计报告江苏大学计算机学院课程设计报告课程名称 操作系统课程设计 实验学期 2015 至 2016 学年，第 1 学期学生姓名 专业班级 学 号 指导教师 开 课 系 计算机系 操作系统课程组制操作系统课程设计报告课程设计题目：操作系统课程设计设计时间：2016/1/10一、 课程设计目的与要求需要完成的内容：（1） 安装虚拟机：Vmware、Vmware palyer (free)（推荐）、Virtualbox（推荐）、VMLite、Xen、Virtuozzo、KVM（2） 安装和使用Linux（推荐SUSE）（注意包含内核源码和内核开发工具等）（3） Linux内核源代码配置和重编（4） 找到VFS和一个具体文件系统的源代码（ext3或ext4）（5） 读懂VFS和具体文件系统如何关联（如何体现virtual file switch）（6） 找到具体文件系统的read或write函数，使用printk（使用方法和printf一样）向后台打印文件读写信息。（read或write函数选一个即可）（7） 使用dmesg c查看后台的输出。可以附加的功能（8） 复制ext3或ext4的源代码（注意与当前使用的文件系统有区别），修改Makefile文件，使用模块编译方式（9） 修改ext3或ext4的源代码，实现新的文件系统。（至少需要修改文件系统的名称，最好能对文件写操作向系统后台打印出信息。）（10） 动态加载和卸载新的文件系统。二、 课程设计内容（1） 安装虚拟机（2） 安装和使用Linux（3） Linux内核源代码配置和重编（4） 提取并动态加载和卸载新的文件系统三、 课程设计设备与环境设备信息：PC虚拟机：VM11四、 设计正文（包括分析与设计思路、各模块流程图、带注释的主要算法源码、内核编译过程以及动态模块加载过程等，如有改进或者拓展，请重点用一小节进行说明）（1）安装虚拟机（2）安装和使用Linux（推荐SUSE）（注意包含内核源码和内核开发工具等）安装OpenSUSE，并下载相近版本的内核源码初始内核版本下载的源代码包（3）Linux内核源代码配置和重编利用vmtools（虚拟机提供的可以在宿主机和虚拟机之间自由复制文件的工具）将内核源码包复制进虚拟机，解压到/home/a123/linux-3.12.51*因为分配的磁盘空间比较小，所以没有按照惯例把内核源码放在/usr/src目录下（如果放在这里，会出现空间不足的情况）附：磁盘分配情况/swap（交换分区） 2.4G/（根目录） 11G/home（用户目录） 13G解压好的内核源码文件在编译前需要稍作修改（6），并且缺乏一个config文件告诉编译器编译哪些功能。Config文件可以用make menuconfig命令生成，但是需要自己选择相应的功能，太过复杂，这里有一个简便的方法因为下载的内核源码是相近的版本，所以可以使用现有版本的config文件，该文件在/boot目录下使用cp /boot/config-3.11.6-4-desktop .config命令将此文件复制过来注意：应当在内核所在的文件目录下使用此命令复制成功执行 make menuconfig命令，进入选择界面，直接保存退出即可虽然新版本的Linux可以直接执行make一步完成所有的编译工作，但此次课程设计仍然采用以前的编译的方式1. 执行 make bzImage命令编译压缩的内核编译完成2. 执行 make modules命令编译模块3. 执行 make modules_install命令安装模块注：在make menuconfig时我在General setup中把版本号改过4. 执行 make install命令安装新内核5. Reboot重启说明内核修改安装完毕，成功（4）找到VFS和一个具体文件系统的源代码（ext3或ext4）VFS：虚拟文件系统，顾名思义。它为应用程序员提供一层抽象，屏蔽底层各种文件系统的差异。Linux的文件系统采用面向对象的方式设计，这使得Linux的文件系统非常容易扩展，我们可以非常容易将一个新的文件系统添加到Linux中。在此主要对象之一super_block位于中代码量巨大，此为部分代码Ext4在fs文件夹下的ext4文件夹内此处打开file.c用vim打开file.c部分代码如下（5） 读懂VFS和具体文件系统如何关联（如何体现virtual file switch）在（4）中已经提到，VFS是C语言写的一个面向对象的设计，比如我们要调用alloc_inode方法： sb-s_op-alloc_inode(sb)。这里与面向对象语言的差别是，面向对象语言里实例方法可以访问到this，这样就可以访问到自身的所有成员，但是在C里却做不到，所以需要将自身作为参数传入到函数中、图一表示了对文件写操作的调用过程（6） 找到具体文件系统的read或write函数，使用printk（使用方法和printf一样）向后台打印文件读写信息。（read或write函数选一个即可）因为Linux系统对文件的操作是通过函数调用来实现的，所以在此我修改的是vfs这一层，找到fs，目录下的read_write.c并打开找到do_sync_read函数，在其返回前加入printk语句（7） 使用dmesg c查看后台的输出。（8） 复制ext3或ext4的源代码（注意与当前使用的文件系统有区别），修改Makefile文件，使用模块编译方式（9） 修改ext3或ext4的源代码，实现新的文件系统。（至少需要修改文件系统的名称，最好能对文件写操作向系统后台打印出信息。）使其在加载和卸载的时候能够printk到buffer缓冲中（10） 动态加载和卸载新的文件系统。使用insmod语句加载使用lsmod语句加载加载成功接下来使用dmesg 查看缓冲区内容成功接下来使用rmmod语句卸载模块成功五、 课程设计结果及分析课程设计结果：成功分析：Linux文件系统使用了面向对象的设计方法，保证了其对用户的透明，VFS层实现了系统与文件系统的无关性，增加了系统对不同文件系统的兼容性。六、 总结与进一步改进设想总结：1.编译内核的时候，可以使用make XXX j8这样可以开启多线程编译（我的虚拟机分配的是8核心），加快编译速度2.printk语句我写的是printk（”DoingRead”）;本意是利用printk的优先级，将其输出到用户态的控制台，结果语法错误，并没有输出到控制台改进设想：修改的文件前加上语句，实现对控制台的输出#define KERN_EMERG 0（因为缺少这个宏，导致系统并没有理解我的0是什么意思）七、 答辩（或汇报）记录（包括问题和答案，每个人不少于3个）1. 显示内核版本2. 使用dmesg c命令3. 加载新模块八、 参考文献1. 鸟哥的Linux私房菜2. 百度百科：printk概述/link?url=Kv5e2xb9thGENkIvSQmjpkYb8kbKoNvEhmt2oICTmDAn0wj2YADVf8dsrzBtz2fRt0uwa_3joQ-o40wKwwL68a3. Linux虚拟文件系统(VFS)/yuyijq/archive/2013/02/24/2923855.html4. LinuxEX