操作系统课设

课课 程程 设设 计计 报报 告告 课程名称课程名称 计算机操作系统 专业班级 专业班级 学学 号 号 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 报告日期 报告日期 计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 I 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 目 录 1实验目的实验目的 2 2实验环境实验环境 2 3实验内容实验内容 2 3 1实验一 2 3 2实验二 2 3 3实验三 2 3 4实验四 选做 3 3 5实验五 选做 3 4设计与实现设计与实现 3 4 1实验一 3 4 2实验二 10 4 3实验三 14 4 4实验四 20 5心得体会心得体会 43 2 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 1实验目的 掌握 Linux 操作系统的使用方法 了解 Linux 系统内核代码结构 掌握实例操作系统的实现方法 2实验环境 本次课程设计采用的操作系统环境是 windows8 Ubuntu 双系统 Ubuntu 系统版 本号为 14 04 内核版本号为 linux 3 13 0 采用的编程环境为 CodeBlocks IDE 和 QtCreator 3实验内容 3 1实验一 掌握 Linux 操作系统的使用方法 包括键盘命令 系统调用 掌握在 Linux 下的 编程环境 1 编写一个 C 程序 其内容为实现文件拷贝的功能 2 编写一个 C 程序 其内容为分窗口同时显示三个并发进程的运行结果 要 求用到 Linux 下的图形库 GTK Qt 3 2实验二 掌握系统调用的实现过程 通过编译内核方法 增加一个新的系统调用 另编 写一个应用程序 调用新增加的系统调用 实现的功能是 文件拷贝 3 3实验三 掌握增加设备驱动程序的方法 通过模块方法 增加一个新的设备驱动程序 其功能可以简单 实现字符设备的驱动 3 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 3 4实验四 选做 了解和掌握 proc 文件系统的特点和使用方法 1 了解 proc 文件的特点和使用方法 2 监控系统状态 显示系统中若干部件使用状态 3 用图形界面实现系统监控状态 3 5实验五 选做 设计并实现一个模拟的文件系统 多用户的多级目录的文件系统设计 多用户 多级目录 login 用户登录 系 统初始化 建文件卷 提供登录模块 文件的创建 文件的打开 文件的读写 文 件关闭 删除文件 创建目录 建立子目录 改变当前目录 列出文件目录 退出 4设计与实现 4 1实验一 4 1 1 实验要求 掌握 Linux 操作系统的使用方法 包括键盘命令 系统调用 掌握在 Linux 下 的编程环境 4 1 2 具体实现 本实验内容是用 CodeBlocks IDE 实现的 该软件整合了函数库和编译器 因此 使用起来非常方便 1 编写一个 C 程序 其内容为实现文件拷贝的功能 在 windows 操作系统上实现的文件拷贝功能一般使用 fopen fread fwrite 三 个来自标准 C 函数库的函数执行对文件的打开 读 写操作 而本次实验要求使用 Linux 系统的系统调用 open read write 实现上述三个操作 用到的主要头文件如下 4 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 stdio h 标准输入输出头文件 string h 字符串处理相关头文件 unistd h Linux 系统调用头文件 比如 read write fcntl h 包含 open 系统调用 errno h 包含一些调试错误时用到的变量 具体实现思路 打开两个文件 分别是源文件和目标文件 可以是任意字符流形式存储的文件 包括文本文件 照片等 调用 read 函数读取源文件的内容 将 read 的返回值作为 while 循环的判断条件 当返回值大于 0 即还未读取完毕源文件中的内容 时 调 用 write 执行向目标文件写的操作 否则跳出循环 表示源文件已经被拷贝到目标 文件 然后调用 close 关闭源文件和目标文件 代码编写完成后 在 CodeBlocks 上编译运行即可 程序运行之前 桌面上只有 教程 docx 运行之后 桌面上新建了 教程副本 docx 并且 教程 docx 中 的内容被复制到了 教程副本 docx 程序运行结果如下所示 详细代码见 4 1 3 2 编写一个 C 程序 其内容为分窗口同时显示三个并发进程的运行结果 要 求用到 Linux 下的图形库 GTK Qt 5 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 本次实验使用的图形库是跨平台的开发工具 Qt 首先下载 Qt 的安装包并安装 Qt 安装完之后 先新建一个 Qt 控制台应用 MAIN 作为主进程 用于调用三个并发 的子进程 在主进程的 main 函数中 使用 fork 创建三个子进程 若进程创建成功 即 fork 函数返回值等于 0 则使用 execv 函数进入对应的子进程 get copy put 主进程程序编写完成后 再新建三个 Qt Widgets Application 分别作为三个子进程 get copy put 所实现的功能并不是拷贝 由于三个子进程窗口显示的内容形式 一模一样 所以以子进程 get 为例 get 进程的窗口显示了一下四个内容 当前时间 子进程名称 子进程的 pid 和父进程 MAIN 的 pid 用 Qt 的对象 QDateTime 获取系 统当前时间 然后将时间转换成一个字符串写在一个 QLabel 类的实例中 然后将该 实例添加至窗口 直接把当前进程名称写在一个标签上然后添加至窗口 使用 getpid 和 getppid 函数分别获取当前进程号和父进程号 然后调用 sprintf 把进程号转换成字 符串类型之后写在标签上并添加至窗口即可 主进程和三个子进程的程序全部编写完后 直接在 Qt 上编译运行 程序运行结 果如下所示 6 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 详细代码见 4 1 3 7 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 4 1 3 源代码 1 文件拷贝源代码 include include include include include include include define SIZE 10 每次读取的字符数目 char srcFile home ilbear 桌面 教程 docx char goalFile home ilbear 桌面 教程副本 docx int main int argc const char argv int src goal int read len char buff SIZE src open srcFile O RDONLY if src 0 printf Fail to open s n srcFile exit 1 goal open goalFile O WRONLY O CREAT 0666 if goal0 write goal buff read len close src close goal return 0 2 三个并发进程 主进程主进程 MAIN include include include include include include int main int argc char argv 8 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 QCoreApplication a argc argv pid t p1 p2 p3 if p1 fork 0 execv home ilbear 桌面 build get Desktop Qt 5 4 1 GCC 64bit Debug get NULL else if p2 fork 0 execv home ilbear 桌面 build copy Desktop Qt 5 4 1 GCC 64bit Debug copy NULL else if p3 fork 0 execv home ilbear 桌面 build put Desktop Qt 5 4 1 GCC 64bit Debug put NULL waitpid p1 NULL 0 waitpid p2 NULL 0 waitpid p3 NULL 0 return a exec 子进程子进程 get mainwindow cpp include mainwindow h include ui mainwindow h include include include include MainWindow MainWindow QWidget parent QMainWindow parent ui new Ui MainWindow sharememory1 share1 ui setupUi this setWindowTitle get setWindowFlags Qt Dialog move 0 0 resize 500 500 char str 128 f id 128 sprintf str d getpid sprintf f id d getppid ui textBrowser setText get ui textBrowser 2 setText str ui textBrowser 3 setText f id QTimer timer new QTimer this connect timer SIGNAL timeout this SLOT timerUpDate 9 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 timer start 1 MainWindow MainWindow delete ui void MainWindow timerUpDate QDateTime time QDateTime currentDateTime QString str time toString yyyy MM dd hh mm ss dddd ui labelCurDate setText str 子进程子进程 copy mainwindow cpp include mainwindow h include ui mainwindow h include include include include MainWindow MainWindow QWidget parent QMainWindow parent ui new Ui MainWindow sharememory1 share1 sharememory2 share2 char str 128 f id 128 ui setupUi this setWindowTitle copy setWindowFlags Qt Dialog move 500 500 resize 500 500 sprintf str d getpid sprintf f id d getppid ui textBrowser setText copy ui textBrowser 2 setText str ui textBrowser 3 setText f id QTimer timer new QTimer this connect timer SIGNAL timeout this SLOT timerUpDate timer start 1 MainWindow MainWindow delete ui void MainWindow timerUpDate QDateTime time QDateTime currentDateTime QString str time toString yyyy MM dd hh mm ss dddd ui labelCurDate setText str 子进程子进程 put mainwindow cpp include mainwindow h include ui mainwindow h 10 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 include include include include MainWindow MainWindow QWidget parent QMainWindow parent ui new Ui MainWindow sharememory2 share2 char str 128 f id 128 ui setupUi this setWindowTitle put setWindowFlags Qt Dialog move 1000 0 resize 500 500 sprintf str d getpid sprintf f id d getppid ui textBrowser setText put ui textBrowser 2 setText str ui textBrowser 3 setText f id QTimer timer new QTimer this connect timer SIGNAL timeout this SLOT timerUpDate timer start 1 MainWindow MainWindow delete ui void MainWindow timerUpDate QDateTime time QDateTime currentDateTime QString str time toString yyyy MM dd hh mm ss dddd ui labelCurDate setText str 4 2实验二 4 2 1 实验要求 掌握系统调用的实现过程 通过编译内核方法 增加一个新的系统调用 另编 写一个应用程序 调用新增加的系统调用 4 2 2 具体实现 1 系统调用的原理 用户进程不能访问内核所占内存空间 也不能调用内核函数 进程调用一个特殊 的指令 这个指令会跳到一个事先定义的内核中的一个位置 在 Intel CPU 中 由中 断 INT 0 x80 实现 与 DOS 功能调用 int0 x21 很相似 跳转到的内核位置叫做 sysem call 检查系统调用号 这个号码代表进程请求哪种服务 然后 它查看系统 11 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 调用表 sys call table 找到所调用的内核函数入口地址 接着 就调用函数 等返回 后 做一些系统检查 最后返回到进程 如果这个进程时间用尽 就返回到其他进 程 2 编写新的系统调用程序 新的系统调用程序实现的功能是 将一个文件中的内容拷贝到另一个文件中 这 个系统调用的参数是两个 char 型的字符指针 SourceFile GoalFile 分别表示源文件 和目标文件的路径名 用户进程中的 open read write close 函数此时对应内核函 数 sys open sys read sys write sys close 函数 循环拷贝的判断条件还是 sys read 的返回值 当其大于 0 的时候执行循环 否则表示源文件已拷贝到了目标文件 mm segment t 类型的变量 fs 的作用是在读写文件前得到当前 fs 避免使用的缓冲区 超过了用户空间的地址范围而报错 详细代码见 4 2 3 3 编译内核 下载并解压内核 先到 Linux 官方网站 http www kernel org 下载内核 linux 3 14 36 tar xz 打开终 端 使用 sudo su 获取 root 权限 然后使用 cp linux 3 14 36 tar xz usr src 命令将 linux 3 14 36 tar xz 复制到文件夹 usr src 下 复制完毕之后将其解压 用到的命令为 xz d linux 3 14 36 tar xz 和 tar xvf linux 3 14 36 tar 修改内核 新的内核解压完毕后 使用 cd usr src linux 3 14 36 命令进入目录 usr src linux 3 14 36 然后使用命令 sudo gedit kernel sys c 打开 sys c 将新的系统调用程序复制 到该文件的文件末尾 保存退出 系统调用程序详细代码见 4 2 3 使用命令 sudo gedit arch x86 syscalls syscall 64 tbl 打开 syscall 64 tbl 添加系统 调用号 在该文件中添加一行内容 317 common mycall sys mycall 其中系统调用号 317 不是固定的 只要该文件中没有出现的数字都可以使用 添加之后保存退出 使用命令 sudo gedit include asm generic syscalls h 打开 syscalls h 在 endif ASM GENERIC SYSCALLS H 这一行的上面一行添加新的系统调用程序的函 数定义 即 ifndef sys mycall 12 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 asmlinkage int sys mycall char sourceFile char destFile endif 然后保存退出 编译内核 在编译内核之前先要安装 ncurses 库 使用命令 sudo apt get install libncurses5 dev 安装 安装完毕后 进入 usr src linux 3 14 36 目录下 新建一个脚本文件 mysyscall sh 通过命令 gedit mysyscall sh 打开该脚本文件进行编辑 将以下内容添 加到脚本中 bin bash make mrproper make menuconfig make dep make clean make bzImage j4 make modules j4 make modules install j4 make install j4 mkinitramfs o boot initrd img 3 14 34 update grub reboot 保存退出 然后修改脚本文件的权限 使其可以对内核文件进行操作 修改权限 的命令为 chmod 777 mysyscall sh 权限修改成功后 在终端中运行该脚本文件 mysyscall sh 内核开始编译 期间会出现配置 linux 过程 直接先 save 然后 OK 再 exit 即可 继续等待编译结束 编译完成后 电脑会自动重启 重启选择进入 Ubuntu 高级选项 在选项列表中选择新内核 linux 3 14 36 进入 打开终端输入 uname a 查看系统版本号 执行情况如下所示 说明已经成功进入新的内核 linux 3 14 36 中 4 编写系统调用测试程序 需要用到的头文件是 syscall h unistd h stdlib h 在 main 函数中直接调用头文 13 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 件 syscall h 中定义的函数 syscall 该函数有三个参数 第一个参数是系统调用号 317 第二个参数是源文件 main c 即测试程序的源代码文件 第三个参数是 目标文件 yyk text 程序运行结果为 在 main c 所在目录下新建了一个 yyk text 文件 并将 main c 中的代码拷贝到了 yyk text 中 详细代码见 4 2 3 4 2 3 源代码 1 系统调用程序 asmlinkage int sys mycall char SourceFile char GoalFile int source sys open SourceFile O RDONLY 0 int goal sys open GoalFile O WRONLY O CREAT O TRUNC 0600 char buff 4096 mm segment t fs fs get fs set fs get ds int i if source 0 sys write goal buff i while i else printk Error sys close source sys close goal set fs fs return 10 2 测试程序 include include include int main syscall 317 main c yyk text return 0 14 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 4 3实验三 4 3 1 实验要求 掌握增加设备驱动程序的方法 通过模块方法 增加一个新的设备驱动程序 其功能可以简单 实现字符设备的驱动 4 3 2 具体实现 1 Linux 核心是一种 monolithic 类型的内核 即单一的大核心 另外一种形式是 MicroKernel 核心的所有功能部件都被拆成独立部分 这些部分之间通过严格的通 讯机制进行联系 Linux 内核是一个整体结构 因此向内核添加任何东西 或者删除 某些功能 都十分困难 为了解决这个问题 引入了模块机制 从而可以动态的在 内核中添加或者删除模块 模块一旦被插入内核 就和内核其他部分一样 Linux 内核中的设备驱动程序是一组常驻内存的具有特权的共享库 是低级硬件处理 例程 对用户程序而言 设备驱动程序隐藏了设备的具体细节 对各种不同设备提 供了一致的接口 一般来说是把设备映射为一个特殊的设备文 件 用户程序可以像 对其它文件一样对此设备文件进行操作 Linux 支持 3 种设备 字符设备 块设备和网络设备 设备由一个主设备号和一 个次设备号标识 主设备号唯一标识了设备类型 即设备驱动程序类型 它是块设 备表或字符设备表中设备表项的索引 次设备号仅由设备驱动程序解释 一般用于 识别在若干可能的硬件设备中 I O 请求所涉及到的那个设备 典型的 Linux 模块实现机制有如下几步 注册设备 在系统初启或者加载模块的时候 必须将设备登记到相应的设备 数组 并返回主设备号 定义功能函数 对于每一个驱动函数来说 都有一些和此设备密切相关的功 能函数 以最常用的块设备或者字符设备来说 都存在着诸如 open read 这一类 的操作 当系统调用这些调用时 将自动的使用驱动函数中特定的模块来实现具体 的操作 卸载设备 在不用这个设备时 可以将它卸载 主要是从 proc 中取消这个设备 的特殊文件 15 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 2 编写 Makefile 文件 Makefile 文件用于编译设备驱动程序 其内容如下 ifneq KERNELRELEASE kbuild syntax 模块的文件组成 mymodule objs MyDeviceDriver o 生成的模块文件名 obj m MyDeviceDriver o else PWD shell pwd KVER shell uname r KDIR lib modules KVER build all MAKE C KDIR M PWD clean rm f cmd o mod ko rm rf cmd o mod c ko tmp versions MAKE C KDIR M PWD clean endif 3 编写设备功能函数 编写设备驱动程序的主要工作就是编写子功能函数 并填充 file operations 的各个 域 结构体 file operations 的具体定义如下 struct file operations struct module owner 拥有该结构的模块的指针 一般为 THIS MODULES loff t llseek struct file loff t int 用来修改文件当前的读写位置 ssize t read struct file char user size t loff t 从设备中同步读取数据 ssize t write struct file const char user size t loff t 向设备发送数据 ssize t aio read struct kiocb const struct iovec unsigned long loff t 初始化一个 异步的读取操作 ssize t aio write struct kiocb const struct iovec unsigned long loff t 初始化一个 异步的写入操作 int readdir struct file void filldir t 仅用于读取目录 对于设备文件 该字段为 NULL unsigned int poll struct file struct poll table struct 轮询函数 判断目前是否可 以进行非阻塞的读写或写入 int ioctl struct inode struct file unsigned int unsigned long 执行设备 I O 控制命 令 long unlocked ioctl struct file unsigned int unsigned long 不使用 BLK 文件系统 将使用此种函数指针代替 ioctl long compat ioctl struct file unsigned int unsigned long 在 64 位系统上 32 位的 ioctl 调用将使用此函数指针代替 int mmap struct file struct vm area struct 用于请求将设备内存映射到进程地址 空间 int open struct inode struct file 打开 int flush struct file fl owner t id int release struct inode struct file 关闭 int fsync struct file struct dentry int datasync 刷新待处理的数据 int aio fsync struct kiocb int datasync 异步刷新待处理的数据 16 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 int fasync int struct file int 通知设备 FASYNC 标志发生变化 int lock struct file int struct file lock ssize t sendpage struct file struct page int size t loff t int unsigned long get unmapped area struct file unsigned long unsigned long unsigned long unsigned long int check flags int int flock struct file int struct file lock ssize t splice write struct pipe inode info struct file loff t size t unsigned int ssize t splice read struct file loff t struct pipe inode info size t unsigned int int setlease struct file long struct file lock 子功能函数详细代码见 4 4 3 4 设备驱动程序安装 make clean 清除 make 产生的残留 make 重新调用 Makefile 编译设备驱动程序 insmod f MyDeviceDriver ko 加载生成的 MyDeviceDriver ko 模块 cat proc devices 获取设备驱动程序的主设备号 mknod dev MyDeviceDriver c 250 0 创建设备文件 250 为主设备号 0 为从 设备号 5 测试驱动程序 此设备驱动程序实现的功能是将一个字符串中内容拷贝到另外一个字符串中 测 试程序编写完成后 在终端输入 gcc test c o test 进行编译 测试结果如下 详细代码见 4 3 3 4 3 3 源代码 1 设备驱动程序 include 17 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 include include include include include include include define DEV SIZE 102400 设备申请的最大内存空间 struct Device char data 数组指针 用于存放从用户读入的数据 long size 存储的数据长度 devp struct cdev cdev 字符设备结构体 static int devNum major 0 主设备号变量 对应用户态的 lseek static loff t my llseek struct file file loff t offset int whence loff t cfo 0 文件当前偏移量 current file offset switch whence case 0 SEEK SET cfo offset break case 1 SEEK CUR cfo file f pos offset break case 2 SEEK END cfo DEV SIZE 1 offset break if cfoDEV SIZE 文件偏移量越界 return EINVAL file f pos cfo return cfo 对应用户态的 read 写数据到用户空间 static ssize t my read struct file file char user buf size t count loff t p cfo int val 0 struct Device dev file private data 设备描述结构体指针 获取设 备信息 if copy to user buf void dev data p cfo count 如果成功返 回 0 如果失败 返回未完成 copy 的长度 18 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 val EFAULT else p cfo count copy 成功 文件偏移量加上 count val count return val 对应用户态的 write 从用户空间读入数据 static ssize t my write struct file file const char user buf size t count loff t p cfo int val 0 struct Device dev file private data if copy from user dev data p cfo buf count 如果成功返回 0 如果失败 返回未完成 copy 的长度 val EFAULT else p cfo count copy 成功 文件偏移量加上 count val count return val static int my open struct inode inode struct file file file private data devp return 0 struct file operations fops owner THIS MODULE llseek my llseek read my read write my write open my open int init module void int dev num dev num register chrdev 0 MyDeviceDriver if dev num 0 19 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 printk KERN INFO MyDeviceDriver FAIL to get major number n return dev num if devNum major 0 devNum major dev num 初始化 cdev 结构 cdev init cdev owner THIS MODULE cdev ops cdev add 注册 1 个字符设备 为设备描述结构体分配内存 devp kmalloc sizeof struct Device GFP KERNEL if devp dev num ENOMEM printk KERN INFO MyDeviceDriver FAIL to get memory n return dev num devp size DEV SIZE devp data kmalloc DEV SIZE GFP KERNEL memset devp data 0 devp size 初始化为 0 return 0 void cleanup module void cdev del 注销设备 kfree devp 注销设备结构体 kfree devp data 注销设备内存空间 unregister chrdev devNum major MyDeviceDriver 卸载主设备号 MODULE LICENSE GPL 2 驱动程序测试程序 include include include define BUFFER SIZE 102400 int main void int dev i 0 char c char source BUFFER SIZE 写入 MyDeviceDriver 设备的内容 char goal BUFFER SIZE MyDeviceDriver 设备的内容读入到该 goal 中 printf input the string you want to write in your device n while c getchar n 20 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 source i c printf n if dev open dev MyDeviceDriver O RDWR 1 打开 MyDeviceDriver 设备失败 printf FAIL to open MyDeviceDriver n else 成功 printf SUCCESS to open MyDeviceDriver n printf source n s n n source write dev source sizeof source 把 source 中的内容写入 MyDeviceDriver 设备 lseek dev 0 SEEK SET 把文件指针定位到文件开始的位置 read dev goal sizeof source 把 MyDeviceDriver 设备中的内容读入到 goal 中 printf goal n s n n goal return 0 4 4实验四 实验四有两个选做题目 分别是 proc 文件监控系统和小型文件系统 本次实验 我选择的题目是 proc 文件监控系统 4 4 1 实验要求 了解 proc 文件的特点和使用方法 监控系统状态 显示系统中若干部件使用状 态 用图形界面实现系统监控状态 4 4 2 具体实现 1 proc 文件系统的特点 Linux 的 PROC 文件系统是进程文件系统和内核文件系统的组成的复合体 是将 内核数据对象化为文件形式进行存取的一种内存文件系统 是监控内核的一种用户 接口 它拥有一些特殊的文件 纯文本 从中可以获取系统状态信息 2 功能清单 获取并显示主机名 与之相关的 proc 文件为 proc sys kernel hostname 获取并显示系统启动的时间 与之相关的 proc 文件为 proc uptime 显示系统到目前为止持续运行的时间 与之相关的 proc 文件为 proc uptime 显示系统的版本号 与之相关的 proc 文件为 proc sys kernel ostype 和 proc sys kernel osrelease 显示 CPU 的型号和主频大小 与之相关的 proc 文件为 proc cpuinfo 21 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 通过 pid 或者进程名查询一个进程 并显示该进程的详细信息 提供杀掉该进 程的功能 与之相关的 proc 文件为 proc pid stat 显示系统所有进程的一些信息 包括 pid ppid 占用内存大小 优先级等 与之相关的 proc 文件为 proc pid stat proc pid statm CPU 使用率的图形化显示 2 分钟内的历史记录曲线 与之相关的 proc 文件 为 proc stat 内存和交换分区的使用率的图形化显示 2 分钟内的历史曲线 与之有关的 proc 文件为 proc meminfo 在状态栏显示当前时间 未使用到 proc 中的文件 在状态栏显示当前 CPU 使用率 与之相关的 proc 文件为 proc stat 在状态栏显示当前内存使用情况 与之相关的 proc 文件为 proc meminfo 用新线程运行一个其他程序 未使用到 proc 中的文件 关机功能 未使用到 proc 中的文件 3 功能实现 获取并显示主机名 用 fopen 函数打开 proc sys kernel hostname 文件 然后以文件指针为输入流 用 fgets 从其中读出一行字符包含主机名 然后用格式化输出函数 sscanf 函数输出一个 字符串 即主机名 获取并显示系统启动的时间 从文件 proc uptime 中获取系统启动到现在的运行时间 单位是 s 然后调用 time 函数获取系统当前时间 单位是 s 用当前时间秒数减去运行时间秒数即为系 统启动的时间秒数 然后调用 localtime 函数将系统启动时间秒数转换成 tm 结构体类 型的变量 该变量中的成员包括年份 月份 日期 星期几 时 分 秒等 再调 用输出函数输出即可 显示系统到目前为止持续运行的时间 用 fopen 函数打开 proc uptime 文件 然后以文件指针为输入流 用 fgets 从其中 读出一行字符包含系统运行时间 然后用格式化输入函数 sscanf 从读取出的字符流 中输入一个 float 类型的数到 runtime 即系统运行的时间 显示系统的版本号 22 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 从 proc sys kernel ostype 和 proc sys kernel osrelease 中读取系统类型 比如 linux 和系统内核版本号 处理方法和获取系统运行时间的方法一样 得到系统类 型和系统内核版本号之后 调用 QString 类的方法 arg 将两个字符串连接起来 再输 出显示即可 显示 CPU 的型号和主频大小 打开 proc cpuinfo 文件后发现 CPU 有四个 相同的型号 不同的主频 后来才弄 清楚所谓的四个 CPU 是 CPU 的四个核心 而 主频 并不是主频 而是当前时刻该核 心所使用的 CPU 核心频率 随时间而变化的 弄清楚文件中的内容的含义之后 开始处理 proc cpuinfo 从中读取 CPU 的型号 和频率 处理这个文件没有用到 fopen 等函数 而是使用了 Qt 自带的两个类 QFile 和 QTextStream 定义一个 QFile 类型的变量 file 并用路径名 proc cpuinfo 初始化 该变量 其作用是以只读方式打开文件 proc cpuinfo 然后以 file 的地址作为参数初 始化 QTextStream 类型的变量 stream 其作用是将 proc cpuinfo 文件中的内容以字符 流的形式存入变量 stream 中 相当于一个文本流 由于 CPU 的型号是一样的 所以 只读取第一个型号名称即可 根据 CPU 型号名称所在的行 采用 while 循环读取 stream 中的内容 每次读取一行 当行数等于 CPU 型号所在行时 将读取出的一行 赋值给一个 QString 类型的变量 再调用 QString 的方法 mid 截取 CPU 型号名称 file close 关闭 file CPU 四个核心的主频处理方法和 CPU 型号的处理方法一致 参 照上述步骤即可 通过 pid 或者进程名查询一个进程 并显示该进程的详细信息 提供杀掉该进 程的功能 在获取所有进程信息的时候 获取到的所有信息已经被存储在一个全局结构体数 组变量中了 所以查询的时候 先获取输入 lineEdit 中的文本 QString 类型 然后 将文本与全局结构体数组变量的每一个数组元素的 name 成员和 pid 成员作比较 若 相等 说明待查询的进程存在 将该进程的详细信息输出即可 杀死进程前先要获取将要被杀死进程的名称或者 pid 而且该进程必须存在于 proc 目录下 即先查询一次待杀死的进程 处理方法如上所述 Linux 系统提供了 kill pkill 等杀死进程的命令 pkill 通过 pid 杀死进程 kill 通过进程名称杀死进程 通过将 lineEdit 中的内容和 kill 或 pkill 组成终端命令 然后调用 system 函数执行这 23 华华 中中 科科 技技 大大 学学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 些命令即可杀死相应的进程 显示系统所有进程的一些信息 包括 pid ppid 占用内存大小 优先级等 系统的进程众多 且进程号从 1 到几万的都有 如果从 1 开始遍历访问 效率就 会很低 所以本次实验我采用的是 Linux 中对目录进行操作的函数 opendir readdir 这两个目录操作函数在上学期的操作系统第三次课程实验中已经学习使用过 所以 再次使用没遇到多大的障碍 实现思路为 声明一个 DIR 类型的指针 dir 用 opendir 函数打开 proc 目录 返 回值赋值给 dir 然后将 dir 作为函数 readdir 的参数 readdir 函数返回值复制给 dirent 结构体指针 ptr ptr 指向的结构体包含 d name char 数组成员 即文件或者目 录名 将 d name 数组的 0 号元素分别和字符 1 9 比较 若处于这两者之间 则表 明该文件或者目录是进程目录 以该目录名为参数调用获取进程详细信息的函数 read proc 在 read proc 函数中 使用格式化输出函数