操作系统实验报告

PAGE华中科技大学计算机学院操作系统课程设计实验报告班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：2010-04-02一、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。二、实验题目：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。编一个C程序，其内容为实现文件拷贝的功能；编一个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。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；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。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情况（3）用图形界面实现系统监控状态。5.设计并实现一个模拟的文件系统（选做）三、实验步骤及源代码：实验一题目一：源代码如下：#include<dos.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>intmain(){ FILE*f1,*f2;f1=fopen("d:\\source1.txt","r");f2=fopen("d:\\source2.txt","w");while(!feof(f1)){fputc(fgetc(f1),f2);}fclose(f1);fclose(f2);printf("拷贝完成!!\n");}创建文件copy.c，输入源代码。进入终端后使用编译命令：gcccopy2.c-ocopy2编译源代码。然后运行新生成文件./copy2，就会把source1.txt内的文字复制到source2.txt中(如果source2.txt不存在则会新建该文件)。结果如上图所示。题目二：源代码如下：3.c：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#include<sys/types.h>#include<linux/sem.h>intp1,p2;intmain(void){ if((p1=fork())==0) { execv("./gtk1",NULL); } else { if((p2=fork())==0) { execv("./gtk2",NULL); } else { if(fork()==0) { execv("./gtk3",NULL); } } } return0;}

gtk1.c：#include<gtk/gtk.h>/*传到这个函数的数据被打印到标准输出*/voidcallback(GtkWidget*widget,gpointerdata){g_print("Process1-%swaspressed\n",(char*)data);}/*这个回调退出程序*/gintdelete_event(GtkWidget*widget,GdkEvent*event,gpointerdata){gtk_main_quit();returnFALSE;}intmain(intargc,char*argv[]){GtkWidget*window;GtkWidget*button;GtkWidget*table;gtk_init(&argc,&argv);/*创建一个新窗口*/window=gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);/*设置窗口标题*/gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window),"进程一");/*为delete_event设置一个立即退出GTK的处理函数。*/g_signal_connect(G_OBJECT(window),"delete_event",G_CALLBACK(delete_event),NULL);/*设置窗口的边框宽度。*/gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAINER(window),20);/*创建一个2x2的表*/table=gtk_table_new(2,2,TRUE);/*将表放进主窗口*/gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window),table);/*创建第一个按钮*/button=gtk_button_new_with_label("button1");/*当这个按钮被点击时，我们调用"callback"函数，并将一个*指向"button1"的指针作为它的参数*/g_signal_connect(G_OBJECT(button),"clicked", G_CALLBACK(callback),(gpointer)"button1");/*将button1插入表的左上象限(quadrant)*/gtk_table_attach_defaults(GTK_TABLE(table),button,0,1,0,1);gtk_widget_show(button);/*创建第二个按钮*/button=gtk_button_new_with_label("button2");/*当这个按钮被点击时，我们调用"callback"函数，并将一个*指向"button2"的指针作为它的参数*/g_signal_connect(G_OBJECT(button),"clicked",G_CALLBACK(callback),(gpointer)"button2");/*将button2插入表的右上象限*/gtk_table_attach_defaults(GTK_TABLE(table),button,1,2,0,1);gtk_widget_show(button);/*创建"Quit"按钮*/button=gtk_button_new_with_label("Quit");/*当这个按钮被点击时，我们调用"delete_event"函数接着*程序就退出了*/g_signal_connect(G_OBJECT(button),"clicked",G_CALLBACK(delete_event),NULL);/*将退出按钮插入表的下面两个象限*/gtk_table_attach_defaults(GTK_TABLE(table),button,0,2,1,2);gtk_widget_show(button);gtk_widget_show(table);gtk_widget_show(window);gtk_main();return0;}gtk2.c和gtk3.c的源代码与gtk1.c的大致相同。依照源代码分别将gtk1.c、gtk1.c、gtk1.c和3.c文件编写好。进入终端后分别编译这几个文件。编译gtk1.c的命令为：gccgtk1.c-ogtk2`pkg-config--cflags--libsgtk+-2.0`因为该程序使用了gtk编程，所以需要在后面加上参数`pkg-config--cflags--libsgtk+-2.0`。编译3.c的命令与题目一中程序一样为：gcc3.c-o3编译完成后会生成相应的两个可执行文件。最后输入./3即可执行main程序，所得结果如上图所示，一共建立了3个进程process1、process2和process3。点击各自的quit按钮即可关闭所在的进程。实验二源代码如下：系统调用代码：asmlinkageintsys_filecopy(char*sourceFile,char*distFile)

{

intf1,f2,n;

charbuf[512];

mm_segment_tfs;

if((f1=sys_open(sourceFile,O_RDONLY,0))==-1){

printk("Can'topen%s\n",sourceFile);

sys_exit(-1);

}

if((f2=sys_open(distFile,O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC,0666))==-1){

printk("Can'tcreat%s,mode%o\n",distFile,0666);

sys_exit(-1);

}

fs=get_fs();

set_fs(get_ds());

while((n=sys_read(f1,buf,512))>0)

{if(sys_write(f2,buf,n)!=n){

printk("writeerroronfile%s",distFile);

sys_exit(-1);

}

}

set_fs(fs);

sys_close(f1);

sys_close(f2);

return0;

filecopy.c（测试代码）：#include<linux/unistd.h>

#include</usr/src/linux-2.6.31.12/arch/x86/include/asm/unistd.h>

#include<stdio.h>

#include<sys/syscall.h>

#define__NR_filecopy337

intmain(intargc,char*argv[])

{

inti;

if(argc!=3)

printf("error!");

else

{

i=syscall(337,argv[0],argv[1]);

printf("ok!");

}

return0;

}实验步骤如下：1.将内核包linux-2.6.31.12.tar解压到/usr/src下。2.增加新的系统调用，修改sys.c。使用命令sudogedit/usr/src/linux-2.6.31.12/kernel/sys.c打开sys.c文件，将系统调用的代码加入该文件中。3.修改系统调用表syscall_table_32.S:：使用命令sudogedit/usr/src/linux-2.6.31.12/arch/x86/kernel/syscall_table_32.S打开系统调用表，在最后加上 .longsys_filecopy4.增加新系统调用号，修改unistd.h使用命令sudogedit/usr/src/linux-2.6.31.12/arch/x86/include/unistd_32.h打开该文件，在其中添加：#define__NR_filecopy337。5.编译内核，依次输入以下命令：sudocd/usr/src/linux-2.6.31.12sudomakemenuconfigsudomakebzImagesudomakemodulessudomakemodules_installsudocparch/i386/boot/bzImage/boot/vmlinuz-2.6.31.12sudomkinitramfs-oinitrd.img-2.6.31.122.6.31.126.修改grub：使用命令sudogedit/boot/grub/grub.cfg打开grub.cfg文件，仿照文件中的格式加入下列代码：menuentry"Ubuntu,Linux2.6.31.12"{

insmodntfs

setroot=(hd0,8)

search--no-floppy--fs-uuid--sete67496277495fb0f

loopbackloop0/ubuntu/disks/root.disk

setroot=(loop0)

linux/boot/vmlinuz-2.6.31.12root=/dev/sda8loop=/ubuntu/disks/root.diskroquietsplash

initrd/boot/inird-2.6.31.12.img7.重启，导入新的内核，测试。重启后选择Ubuntu,Linux2.6.31.12进入，编译写好的测试文件filecopy.c。在终端中输入gccfilecopy.c-ofilecopy编译源代码，然后输入./filecopy1.txt2.txt运行新生成文件,如果1.txt不存在，则会报错，若存在，则成功复制。运行结果如上图所示，所达成的功能与实验一相同。实验三源代码如下：device.c（驱动程序代码）：#include<linux/module.h>

#include<linux/init.h>

#include<linux/fs.h>

#include<asm/uaccess.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

#defineMAJOR_NUM147

staticssize_td_read(structfile*,char*,size_t,loff_t*);

staticssize_td_write(structfile*,constchar*,size_t,loff_t*);

staticssize_td_open(structinode*,structfile*);

staticssize_td_release(structinode*,structfile*);

structfile_operationsd_fops=

{

.read=d_read,

.write=d_write,

.open=d_open,

.release=d_release,

};

staticcharvar[1024]="Devicetest:";

intcounter=12;

staticint__initdevice_init(void)

{

intresult;

result=register_chrdev(MAJOR_NUM,"device",&d_fops);

if(result)

{

printk("deviceregisterfailure");

}

else

{

printk("deviceregistersuccess");

}

returnresult;

}

staticvoid__exitdevice_exit(void)

{

unregister_chrdev(MAJOR_NUM,"device");

printk("unloadingthedevice...");

}

staticssize_td_read(structfile*filp,char*buf,size_tlen,loff_t*off)

{

if(copy_to_user(buf,var,1024*sizeof(char)))

{

return-EFAULT;

}

returnsizeof(char);

}

staticssize_td_write(structfile*filp,constchar*buf,size_tlen,loff_t*off)

{

if(copy_from_user(var+counter,buf,len*sizeof(char)))

{

return-EFAULT;

}

counter+=len;

returnsizeof(char);

}

staticssize_td_open(structinode*inode,structfile*file)

{

printk(KERN_INFO"openit!\n");

return0;

}

staticssize_td_release(structinode*inode,structfile*file)

{

printk(KERN_INFO"closeit\n");

return0;

}

module_init(device_init);

module_exit(device_exit);Makefile（Makefile文件）：ifneq($(KERNELRELEASE),)#kbuildsyntax.mymodule-objs:=device.oobj-m:=device.oelsePWD:=$(shellpwd)KVER:=$(shelluname-r)KDIR:=/lib/modules/$(KVER)/buildall: $(MAKE)-C$(KDIR)M=$(PWD)clean: rm-f*.cmd*.o*.mod*.koendifsdevice.c（测试程序代码）：#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<stdio.h>

#include<fcntl.h>

#include<string.h>

main()

{

intfd;

charbuffer[1024];

intnum;

fd=open("/dev/device",O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR);

if(fd!=-1)

{

read(fd,buffer,1024*sizeof(char));

printf("Thedeviceis%s\n",buffer);

printf("Pleaseinputthecharacterswrittentodevice:\n");

fgets(buffer,1024,stdin);

num=st