操作系统原理实验汇 （1-4）第3章 用户界面 -第8章 设备管理

OperatingSystemPrinciple,OS《操作系统原理实验(1)》参考教材：《操作系统原理》，苏曙光编著，人民邮电出版社，2022年Linux+Windows综合版本参考教材：《操作系统原理》，苏曙光编著，人民邮电出版社，2022年实验一：第3实验一：第3一、实验目的（1）（2）理解并应用操作系统，二、实验内容1）在Linux（建议麒麟版本）下裁剪和编译Linux（其他发行版本也可以）建议麒麟版本）内核中增加3）下，编写“算命大师.batLinux脚本，显示系统信息（CPU5三、实验要求任务1是基础，任务234四、实验指南1）在Linux（建议麒麟版本）下裁剪和编译Linux（其他发行版本也可以）提示1：若使用VMWARE3G，建议4G。提示2（！）提示3：在rootapt-getinstallgccgdbbisonflexlibncurses5-devlibssl-devlibidn11build-essential提示4引导程序sudoupdate-grub2ubuntu高级选项”，内含新内核。实验一：第3实验一：第3四、实验指南•GetPID//ID；GetCMD建议麒麟版本）下为内核增加3）提示1：intMax(int,int,int);intGetPIDchar*GetCMD(提示21.提示4：主目录下建NewCall目录并在其中新建MyNewcall.c文件和相应的makefile文件。c文件含有系统调用的实现函数。makefile文件内容：obj-y:=MyNewcall.o提示4：主目录下建NewCall目录并在其中新建MyNewcall.c文件和相应的makefile文件。c文件含有系统调用的实现函数。makefile文件内容：obj-y:=MyNewcall.o提示5：将提示5：将NewCall目录添加到主makefile中的特定位置：core-y+=kernel/mm/fs/ipc/security/crypto/block/NewCall/提示6：在syscall_64.tbl和syscalls.h中分别定义编号和声明函数。int nRet=syscall(549,20,18,4); //nRet=20int nRet=int nRet=syscall(549,20,18,4); //nRet=20实验一：第3实验一：第3四、实验指南下，编写“算命大师.bat提示1：注意年月日的格式提示2提示3提示4Linux提示1：注意年月日的格式提示2提示3提示4提示5四、实验指南Linux脚本，显示系统信息（CPU5四、实验指南Linux脚本，显示系统信息（CPU5提示1：系统基本信息系统名称从/etc/os-releaseuname命令内核版本Linux内核版本号运行时间系统连续运行的时间当前用户当前登录用户及UIDCPU信息CPU型号、核心数、架构内存信息提示2：进程监控CPU占用最高的5个进程按CPU使用率排序显示前5个内存占用最高的5个进程5个显示信息PID、用户名、CPU%、内存%OperatingSystemPrinciple,OS《操作系统原理实验(2)》参考教材：《操作系统原理》，苏曙光编著，人民邮电出版社，2022年Linux+Windows综合版本参考教材：《操作系统原理》，苏曙光编著，人民邮电出版社，2022年实验二：第4章进程管理，第实验二：第4章进程管理，第5章死锁一、实验目的理解进程/理解进程/二、实验内容1）在Linux/Windows下创建2个线程A和B2）在Linux下创建一对父子进程，实验wait同步函数。3）在Windows下利用线程实现并发画圆画方。4）在Windows或Linux下利用线程实现“生产者-5）在Linux下利用信号机制实现进程通信。6）在Windows或Linux7）研读Linux内核并用printk三、实验要求1,2,4,6必做,其余任选1。四、实验指南1）在Windows/Linux下创建2个线程A和B提示1：使用pthread线程库B1000-1）提示3A或BA:1000A:0999B:0001A:0998B:0002……实验二：第4章进程管理，第实验二：第4章进程管理，第5章死锁四、实验指南1）在Windows/Linux下创建2个线程A和B提示1：使用CreateThread创建线程B1000-1提示3A或BA:1000A:0999B:0001A:0998B:0002……提示1：子进程休眠5exit提示1：子进程休眠5exit提示2：父进程调用wait提示3四、实验指南3）在Windows提示1提示2提示3：建议使用VS和MFC或QT四、实验指南4）在Windows或Linux下利用线程实现“生产者-1：使用数组（10个元素）2（随机数）存到数组中；3提示2Windows使用临界区对象和使用互斥锁对象和()提示4：生产者1的数据：1000-1999(每个数据随机间隔100ms-1s)，生产者2的数据：2000-2999 (每个数据随机间隔100ms-1s)提示5：消费者每休眠100ms-1s提示6：屏幕打印（）四、实验指南5）在Linux下利用信号机制实现进程通信提示1提示2：子进程每隔2秒输出”IamChildProcessalive!\n”提示3：父进程询问用户”ToterminateChildProcess.YesorNo?\n”要求用户从键盘回答Y或N.若用户回答N，延迟2秒后再提问.提示4：若用户回答Y用户信号提示5”Bye,Wolrd\n”提示6：函数：kill()，signal()，利用用户信号，编写信号处理函数四、实验指南6）在Windows或Linux提示1提示2Windows尝试使用互斥锁(pthread_mutex_lockpthread_mutex_unlock)提示3Windows尝试使用WaitForMultipleObjects,WaitForSingleObject和互斥量对象ReleaseMutex等相关函数)Linux尝试使用互斥锁pthread_mutex_lock，pthread_mutex_trylock等函数。提示4：[可选]7）研读Linux内核并用printkHello.c，调用forkPCBHello.cfork()，打印出父子进程的ID号；提示2（do_fork用printk输出“当前正创建的进程对应cmd，进程ID和父进程ID”等调试信息。do_fork函数Hello程序中调用forkboolflag和系统调用SetDebug(bool)，或false。在Hello程序中的调用fork函数前后，分别调用SetDebug(true)和SetDebug(false)修改flag。在printk调试信息时检查flagprintkiinclude <stdio.h>非include<stdlib.h>iinclude 4iinclude <pthread.h>iinclude <sernaphore.h>78 using 迎eces td;9idefine BUFFER LENGHT 32 int iBuffer [ BUFNGHT ];//互斥锁pthread x t r =PD U1X II'TILIR;//口亏sem ts emFull;s es emEmpty;17

II信号量：数据的个数II信号量：空槽的个数int nBufferWritePos = O;t nBuffread,=0;20

／／队 尾／／队 头21 void* threadProducer void* ar g)22 ｛2324_ ,25262728293031323334353637383940

while(tr ue)｛s eait (s epty);//若空槽个数低千0阻塞pthreatex lock(&rnutexBuffer );II准备数据sr and(tirne(O));int iRand =r and( ) / 1000 ;（写入位置：nBufferWritePos)iBuffer [nBuffer WritePos] = iRand;II更新写入位置：nuffrritePsnBufferWritePos = (nBuffer WritePos + 1) %BUFFER LENGHT;pthreadtexnlock(&mutexBuffer );s epost (s emFull);｝return (void*)O;41 l}3 void* t hr eado,n s ur (void* 1s kPran)44 ｛4546 ,_

e(r,｛

u e)47//pr intf ("consumer is preparing a\);48s eit &semFull//0阻塞49pthread x l,c k(&utexuffr );50读出数据（位置：nBufferReadPos)51pritf(11iuffr [%Sd] = 垒d\n11, nuffr ead,,,52iBuffer [nBuffer ReadPos] );更新读出位置：nuffreadPosnuffr eado,s= (nuffr eads+l) 咕 FR E1H1T;55pthr eadtexnlock(&mutexBuffer );s e,｝58｝59

s t (s epty);r r et.urn(void*)0;int n(it rgc, char *rgv)4 早{67890167890123456789016666777777777788snit(&sety, 0, BUFFERL);pthread t threadHandleProducer[2];pthread t threadHandleConsur[3];int nErrThread =O;nrThreadnErrThreadnErrThreadnErrThreadnErrThread

pthreaeate(&threadHandleProducer[O],- pthreadreate(&threadHandleProducer[l],pthreaeate(&threadHandleConsu[O],pteaeate(&threadHandleConsu[l],pthreaeate(&threadHandleConsu[2],

NULL,threadProducer,NULL);NULL,threadProducer,NULL);NULL,threadConsu,NULL);NULL,threadConsu,NULL);NULL,threadConsu,NULL);8283_ ,84858687

int nThreadNo =O;for ( neadNo =O;nThreadNo <3; nThreadNo++ )｛pthread—join(teadHandleConsu[nThreadNo], NULL);｝for( neadNo =O;nThreadNo <2; nThreadNo++ )88_ ,8990

｛pthread—join(teadHandleProducer[nThreadNo], NULL);｝9192 I}

returnO;

竺线程-线程-互斥锁-信号量非include<stdio.h非include<unistd.h>非include<sys/shm.h>非defineSIZE 4

共享内存11189012

int main()6 ｛13 ,一14

int ShaMernID ;int *ShaMernAddr ;int pid ;ShaernID = shget(IRIE, SIE, IC ATIO600 ) ;pid = fork( ) ;if ( pid == 0 )｛printf("CHild PID = 沧d.\n 11,getpid()) ;15edr = (int*hmat( ShaMemID,NULL,0) ;16(*ShaMemAd) = etpid () ;17s hmdt( ShaMemAd) ;18return O;19｝20else if ( pid >0)21 ,一22232425262728

｛sleep(3 ) ;ShaMemAd= (int *)s hmat(ShaMemID, NULL, 0 ) ;printf("CHild PID = 沧d (ShaMemAddr).\n", *ShaMemAd) ;printf("Parent PID = 沧d\n" , getpid()) ;shmdt( ShaMemAd) ;shmctl(ShaMemID, IPC RMID, NULL) ;｝2930 l｝

return O ;共享内存共享内存信号机制：父进程发信号信号机制：父进程发信号KILL子进程信号机制：父进程发信号信号机制：父进程发信号KILL子进程子进程把PID如何给父进程PS查看子进程PID，父进程运行时输入子进程PID子进程自打印出PID，父进程运行时输入子进程PID共享内存8 void er(int arg)9101112 L}13

printf("Bye, Wor ld \n");exit(O);程进子／”;！。＿中ri=pfd't=- Pdd(iifPP工．:巳67890123程进子／”;！。＿中ri=pfd't=- Pdd(iifPP工．:巳678901234111122222reldnah用调会生发号言1；当eld,数a函巾调reldnah用调会生发号言1；当eld,数a函巾调R回)信号ut册a叭lg1/lh/sw{＿: ::::：：：：：：巳26｝27 -｝

printf("Child Process AlivePID = 疮d.\n" ,getpid()) ;sl(2);28else if (pi28else if (pid >0)29 ,_｛i七ChildPID;3233 sleep(4);34printf("PLeaseInput Child Process PID:");scanf("号d", &ChildPID);;』 hil (trne)39 - : ｛40 I I sleep(5); //睡 2 秒I I printf("To Termina七eChild Process %ct, Yes or No: \n",ChildPID);scanf("%c", 釭 nput);43 I I i,f((input == 'Y') 11 (input == 'y'))44 -

I: I {, kill(ChildPID,SIGUSRl);• , , t(LL); 等待回收子进程的资源I, br eak II }i }50 }51 return O;52 }OperatingSystemPrinciple,OS《操作系统原理实验(3)》参考教材：《操作系统原理》，苏曙光编著，人民邮电出版社，2022年Linux+Windows综合版本参考教材：《操作系统原理》，苏曙光编著，人民邮电出版社，2022年实验三：第7实验三：第7一、实验目的（1）理解页面淘汰算法原理，编写程序演示页面淘汰算法。（2）验证虚拟地址转化为物理地址的机制二、实验内容（1）Windows/Linux模拟实现OPT,FIFO,LRU等淘汰算法。下利用/proc/pid/pagemap计算变量或函数虚拟地址对应的物理地址等信息。三、实验要求1,2必做。实验三：第7实验三：第7四、实验指南（1）Windows/Linux模拟实现OPT,FIFO,LRU等淘汰算法。[以下模拟过程仅供参考，不是唯一方案！网络参考其他方案！]提示1：程序指令执行过程采用遍历数组的操作来模拟；提示2：用1个较大数组A（例如2400个元素）模拟进程，数组里面放的是随printf将其打印出来，模仿指令的执行。数组A的大小必须是设定的页大小（例如10个元素或16个元素等等）的整数倍。提示3：用3-8个小数组(例如数组B，数组C，数组D等)模拟分得的页框。小数组的大小等于页大小（例如10条指令的大小，即10的元素）。小数组里面复制的是大数组里面的相应页面的内容（自己另外构建页表，描述大数组的页与小数组序号的关系）。提示4：利用不同的次序访问数组A，次序可以是：顺序，跳转，分支，循环，或随机，自己构建访问次序。不同的次序也一定程度反映程序局部性。提示6：实验中进程的页面大小，页框数，访问次序，淘汰算法都应可调整。提示7：至少实现2个淘汰算法。提示5rand()提示6：实验中进程的页面大小，页框数，访问次序，淘汰算法都应可调整。提示7：至少实现2个淘汰算法。实验三：第7实验三：第7思考：（思考：（1）同的物理地址。（2）如何通过扩充实验验证不同进程的共享库具有