操作系统实验指导书

1、安全操作系统实验指导书赵锋2007-12-5绪论实验报告内容1，命令接口的使用2，多进程程序设计（同步、互斥、通信）3，linux的文件操作4，Socket网络编程实验报告的格式和要求实验报告的格式1，封皮（姓名 班级 学号）2，试验目的3，实验内容4，试验步骤5，试验结论实验报告的要求l 按照要求格式，字体用宋体，字号小四l 每个实验报告篇幅控制在6-8页l 总共8次试验课，需要写4个实验报告l 以班级为单位按时上交实验内容1，linux基本命令的使用： ls、cd、chmod等命令的使用2，linux命令接口的使用： Vi编辑器与shell程序的编写3，linux的C语言开发： gcc、g

2、db、make的使用4，linux多线程设计： fork等系统调用的使用5，linux下程序的同步： 同步算法的实现6，linux下程序的通信： 进程间的通信7，linux的文件操作： 有关文件操作的系统调用8，linux下的网络程序设计实验一 基本命令的使用实验目的 熟悉linux的基本命令 熟悉运用Linux的在线求助系统。（man info help）实验内容1，文件与磁盘操作man/info cd ls(-a -l -h -t) cp(-R -f -l) mv cat/less/more pwd mkdir rm(-r -f) chmod -R user:group file find

3、(-name -user) grep df（-h) mount /umount clear time 2，用户管理useradd (-g -d -s -G) userdel (-r) passwd groupadd/groupdelgpasswd(-a -d) su kernelversion hostname3，软件安装rpm（ -i -e -ivh -U -q -qa -qd -ql -qi -qR）tar4，网络命令ifconfig（up/down） netstate （-t -p -u）5，进程管理ps （-a -f -x) ; pstree -pu ; kill -9 pid ; l

4、dconfigkillall reboot halt实验二 命令接口的使用实验目的 1熟练使用vi编辑器 2，熟悉Shell程序的设计实验内容： 1 vi编辑器的使用1,三种模式进入命令模式vi <文件名>进入编辑模式i/I a/A o/O ESC进入特殊模式:q :q! :e!:w :wq :wq file :n1,n2 w file:r file:e filename :!command2,光标移动b e j k l h 0 $ ctrl+f ctrl+bn+space n+enter 6G G H L3,删除操作x dw D dd4,替换操作r cw C cc5,查询命令/a

5、bc ?abc n N :n1,n2 s/word1/word2/gc6,拷贝粘贴y Y 2yy p P 7,其他命令：set nu; :set nonu; u .;v y pgf CTRL-SHIFT-62 shell程序的编写环境变量 echo env set $ “” ? （1）熟悉shell script的结构和运行、调试方法。（2）熟悉shell script的变量声明方法及其输入输出。declare i a=3;read（3）熟悉shell script的分支结构。编写shell script文件test1.sh，判断用户根目录下是否有名为test的文件或者目录，如果有的话，将其删

6、除。if -e test ; then xxx else xxx fi （4）熟悉shell script的循环结构。编写shell script文件test2.sh，实现1到100所有奇数的和并输出。试验三 linux的C语言开发试验目的 熟悉gcc的使用 熟悉gdb的使用 熟悉make的使用试验内容1gcc (1)过程gcc hello.c o hello输入选项输出命令注释.c -E .i cpp预编译,文件包含、条件编译、宏展开.i -S .scc1 编译，生成汇编文件，注意命令的路径.s -c .o as汇编，生成目标文件.o ELFld链接(2)常用选项-v 显示进度-Wall 显

7、示警告信息-I头文件路径，不要空格-L库路径，不要空格-lName库名字(libName.或者libName.so)-shared编译成共享库-static 链接静态库-fpicfPIC 编译成共享库-On优化-Dmacro=BAR在命令行定义预处理宏FOO,其值为BAR -Wl,option 传递给ld程序option 选项,比如-Wl,-dn和-Wl,-dy注意区别：gcc hello.c o hello.static Wl,-dn-Bstatic-staticgcc hello.c o hello.dynaticWl,-dy-Bdynamic 默认(3)c+编写hello.cxx程序：#

8、include <iostream.h>using namespce std;int main()Cout<<”hello”<<endl;Return 0;编译命令:g+ hello.cxx -o hello(4)静态库的建立和使用a)建立gcc -c add.cgcc -c sub.car -r libaddsub.a add.o sub.o (查ar命令，注意/r/t/x的用法)b）调用gcc test2.c -o test2.static -I ./ -L ./ -Wl,-dn laddsub-Wl,-dn后面的库使用静态版本(5)共享库的建立和使用a

9、)建立 gcc -fpic -shared add.c sub.c -o libaddsub.sob)安装为了让动态链接库为系统所认识及共享, 就需要运行ldconfig命令。（man ldconfig，注意命令作用）默认目录/lib和/usr/lib配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录缓存文件/etc/ld.so.cache四种安装方式：#cp libaddsub.so /usr/bin #ldconfig #pwd>>/etc/ld.so.conf #ldconfig #ldconfig pwd /更新缓存无效 #export LD_LIBRARY_PATH=&q

10、uot;." /另开shell则无效c)共享调用gcc test2.c -o test2 -I ./ -L ./ -Wl,-dy laddsub-Wl,-dy用于指定链接动态库版本，默认d)动态调用Linux 提供 4 个库函数（dlopen, dlerror, dlsym 和 dlclose），一个 include 文件（dlfcn.h）以及两个共享库（静态库 libdl.a 和动态库 libdl.so），以支持动态链接装入器。gcc test2.c -o test2 ldl参考：#include <stdio.h>#include <dlfcn.h>int

11、 main()int a,b;scanf("%d,%d",&a,&b);void *pHandle;int (*sub)(int m,int n);pHandle=dlopen("libsub.so",RTLD_LAZY);sub=dlsym(pHandle,"sub");printf("%dn",sub(a,b);dlclose(pHandle);return 0;附:几个命令ldd查看文件的依赖关系nm查看文件的符号表，比如：nm test2|grep addobjdump 查看文件的信息2gd

12、b(1) 准备gcc -g(2) 打开gdb filename/file filename(3) 运行run/next/step（进入子程序）/continue(4) 设置断点break/delete(5) 显示表达式的值print exp立即输出表达式的值watch exp表达式的值发生变化时，程序停止并输出其新旧值display exp程序一旦停止就显示表达式的值(6) 显示栈的信息backtrace/backtrace fullframe traceNum(7) 显示程序的信息list/list num/list funcinfo breakpoints/info breakinfo f

13、unc/into var /info filesinfo local /info prog/info argsdisassemble func/info frame/ examine(x) addr(8) 退出quit 帮助help 执行命令 shell command str3make(1) Make命本: Make flags macro definitions targets flags如果没有"-f"参数，则系统将默认当前目录下名为makefile或者名为Makefile的文件为描述文件。在Linux中， GNU make 工具在当前工作目录中按照GNUmakefi

14、le、makefile、Makefile的顺序搜索 makefile文件。 macro definitionsmakefile文件中的变量定义 targetsmake的目标，默认是makefile文件中的第一个目标(2) makefile文件：规则的集合 a:b command a为目标。可以是.o，也可以是ELF,还可以是一个伪目标。 b为依赖文件。就是，要生成那个a所需要的文件或是目标。 command也就是make需要执行的,从b生成a的命令(3)其他变量：定义 CFLAGS=-c 引用 $(CFLAGS) 特殊变量$目标文件，$所有的依赖文件，$<第一个依赖文件命令：不显示命令内

15、容 命令出错不处理 - 多条相关命令 ；伪目标与自动推导： add.o : addsub.h .PHONY : clean clean :rm edit $(objects)文件搜索：特殊变量 VPATH=./include:./include特殊指令 vpath %.h ./include:./include4 实验任务（1）编写程序：main函数所在的文件名字为test3.c，程序功能为从键盘输入两个数求其和（调用add.c中的函数）和差（调用sub.c中的函数）。（2）编写一个makefile文件，并用make编译刚才的程序（3）设置断点，观察点，调试程序实验四 linux多进程设计实验

16、目的1.了解进程与程序的区别，加深对进程概念的理解；2.了解fork( )系统调用的返回值，掌握用fork()创建进程的方法；实验内容 1，用vi输入下面的程序，编译、调试、输出结果#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main()pid_t child_pid;/*fork函数*作用：系统调用，产生一个子进程,调用一次返回两次*返回值：pid_t类型，在头文件中定义，通常为整形*0子进程返回*ID父进程返回的子进程ID*/child_pid=fork();if(child_pid=0)int i=0;for(;i&l

17、t;5;i+)printf("childn");sleep(1);/wait one secondelseprintf("child's pid is %d",child_pid);int j=0;for(;i<5;i+)printf("childn");sleep(1);return 0; 2，用man察看fork、sleep的用法 3，试验任务编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork( )创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father”，儿子进程执行时屏幕显示“I

18、 am son”，女儿进程执行时屏幕显示“I am daughter”。实验五 Linux进程间的同步实验目的1.掌握进程并发执行的原理，理解进程并发执行的特点，区分进程并发执行与串行执行；2.熟悉wait、exit等系统调用。 3.熟悉信号同步的方法。实验内容 1.用man察看wait、exit的用法 2.修改实验四的程序，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同步推进，多次反复运行改进后的程序，观察并记录运行结果。实验六 Linux进程间的通信实验目的学习如何利用管道机制、消息缓冲队列、共享存储区机制进行进程间的通信，并加深对上述通信机制的理解。实验内容1了解系统调用

19、pipe()、msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和实现过程。semget() semop() semctl()2编写一C语言程序，使其用管道来实现父子进程间通信。子进程向父进程发送字符串“is sending a message to parent!”；父进程则从管道中读出子进程发来的消息，并将其显示到屏幕上，然后终止。3运行该程序，观察、记录并简单分析其运行结果。实验七 Linux文件操作实验目的复习标准C语言的文件操作函数，熟悉linux有关文件操作的系统调用，并理解他们之间的关系

20、。实验内容1、标准的文件操作的函数#include <stdio.h>文件指针（FILE）fopen/fclose,fread/fwrite,fputc/fgetc,fprintf/fscanf,fseek/frewind,remove,rename,feof 2、系统调用中的文件操作#include <unistd.h>#incldue <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>文件描述符（int）open/close,creat/unlink,read/write,lseek,eof mkdir/rmdir,opendir/closedir,readdir,stat,access3建立一个目录(mkdir),在目录下建立两个文件(creat)a.txt、b.bin;在a.txt中输入你的姓名和学号;在b.bin中输入你的年龄