《信號與系統(tǒng)》第三篇實驗開始——精通Linux

1、信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)第三篇第三篇實驗開始實驗開始精通精通LinuxLinux一. Linux的基本使用與管理o 實驗一 Linux的安裝及配置o 實驗二 Linux基本環(huán)境與使用o 實驗三 Linux文件處理o 實驗四 vi編輯器的使用實驗一. Linux的安裝與配置o 實驗?zāi)康膐 熟悉Linux操作系統(tǒng)的基本安裝和配置o 了解Linux操作系統(tǒng)的啟動過程和桌面環(huán)境1. 掌握VMWare虛擬機的使用實驗一. Linux的安裝與配置o 實驗內(nèi)容o 從網(wǎng)上下載VMware軟件和兩個不同的Linux發(fā)行版鏡像文件o 安裝VMWare虛擬機軟件o 在VMWare中利用第一個鏡像文件完成第一個Linux

2、的安裝，期間完成網(wǎng)絡(luò)信息、用戶信息、文件系統(tǒng)及硬盤分區(qū)等的配置1. 在VMWare中利用第二個鏡像文件完成第二個Linux的安裝，并通過LILO或GRUB解決兩個操作系統(tǒng)選擇啟動的問題實驗二. Linux基本環(huán)境與使用o 實驗?zāi)康膎 了解Linux的命令格式，掌握Linux中的操作命令n 學會使用各種Shell命令操作Linux，對Linux有一個感性認識n 學會如何得到幫助信息實驗二. Linux基本環(huán)境與使用o 實驗內(nèi)容n使用man命令獲得ls、uname、date、cal、mkdir、cp等Linux命令的幫助手冊，了解這些命令的具體使用方法。同時，也可以通過執(zhí)行“命令名 -help”來

3、顯示該命令的幫助信息，如“l(fā)s -help”，試用這些命令。n通過uname命令的執(zhí)行，查看并給出相關(guān)系統(tǒng)信息：操作系統(tǒng)的名稱、系統(tǒng)域名、系統(tǒng)CPU名稱等。n用date命令顯示當前的時間，用cal命令顯示2008、2013年的日歷，給出執(zhí)行的命令和顯示的結(jié)果。1. 在主目錄下創(chuàng)建一個名為myetc的子目錄，并將/etc目錄下與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的文件和子目錄拷貝到該目錄下，并將文件的執(zhí)行權(quán)限設(shè)置為可執(zhí)行。實驗三. Linux文件處理 o 實驗?zāi)康膎 熟悉Linux文件系統(tǒng)的文件和目錄結(jié)構(gòu)，掌握Linux文件系統(tǒng)的基本特征n 掌握命令行方式下文件操作命令和程序中文件操作函數(shù)的使用方法n 掌握Linux文件

4、系統(tǒng)的加載和卸載方法實驗三. Linux文件處理 o 實驗內(nèi)容1. 在用戶主目錄下創(chuàng)建如右圖所示的目錄樹，列出完成該過程的所有命令。 實驗三. Linux文件處理 o 實驗內(nèi)容n 在/usr/bin目錄下有多少個普通文件、目錄文件和鏈接文件？如何得到這些信息？n 顯示用戶主目錄下的所有隱藏文件的文件名。列出執(zhí)行的命令及輸出結(jié)果。n 實現(xiàn)對光盤、移動硬盤的加載和訪問，然后卸載設(shè)備。2. 讓系統(tǒng)開機時自動加載Windows文件系統(tǒng)，實現(xiàn)對Windows數(shù)據(jù)的訪問和共享。實驗四.vi編輯器的使用 o 實驗?zāi)康膎 了解用vi編輯器編輯文本文件的基本使用方法n 熟練運用vi編輯器進行快速文檔編輯實驗四.

5、vi編輯器的使用 o 實驗內(nèi)容n在當前用戶目錄下建立vitest子目錄，將/etc/inittab文件拷貝到vitest子目錄中；n用vi編輯器打開該文件，執(zhí)行下述操作，并詳細說明操作過程及方法：nA刪除第5,15和25行指令；B將文本中所有的“etc”字符串替換成“config”；C復(fù)制第1120行的內(nèi)容，并且貼到文件最后一行后；D將每行開頭的第一個字符#刪除；E刪除包含有字符串“conf”的那幾行；F在第一行新增一行，輸入你的姓名和學號；G將文件另存為new-inittab.conf。二. 操作系統(tǒng)原理實踐o 實驗一 系統(tǒng)初始化引導(dǎo)o 實驗二 系統(tǒng)用戶界面o 實驗三 增加系統(tǒng)調(diào)用o 實驗四

6、 進程控制o 實驗五 進程間通信o 實驗六 虛擬內(nèi)存管理o 實驗七 添加設(shè)備驅(qū)動o 實驗八 設(shè)計文件系統(tǒng)實驗一.系統(tǒng)初始引導(dǎo) o 實驗?zāi)康膎 理解和掌握Linux系統(tǒng)管理命令和管理文件n 了解Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)啟動過程n 掌握Linux開機服務(wù)啟動流程與方法實驗一.系統(tǒng)初始引導(dǎo) o實驗內(nèi)容n分析Linux初始化程序執(zhí)行腳本文件/etc/inittab，了解該程序的執(zhí)行流程，畫出流程圖。n分析Linux 系統(tǒng)中/etc/rc.d目錄下的系統(tǒng)初始化啟動命令和init.d 目錄下的啟動守護進程的命令，說明在該啟動過程中系統(tǒng)執(zhí)行了哪些操作。n編制一個Shell程序，并讓該程序在用戶登錄時自動執(zhí)行，顯

7、示提示信息“Welcome！Have a nice day!”，并在命令提示符中包含系統(tǒng)名稱、內(nèi)核版本、當前目錄、當前用戶名等基本信息。1.編寫一個daemon進程，該進程每隔10秒執(zhí)行ps命令，并將當前時間和命令的輸出寫至文件ps.log尾部。實驗二. 系統(tǒng)用戶界面o 實驗?zāi)康膎 理解、使用和掌握文件系統(tǒng)調(diào)用與文件標準子例程的區(qū)別和編程方法n 掌握Linux下終端圖形編程方法，能編寫基于文本的圖形界面n 掌握Linux下圖形界面編程工具，能用GTK或QT進行圖形界面的開發(fā)實驗二. 系統(tǒng)用戶界面o 實驗內(nèi)容n分別利用文件的系統(tǒng)調(diào)用read、write和文件的庫函數(shù)fread、fwrite實現(xiàn)文

8、件復(fù)制功能，比較在每次讀取一個字節(jié)和1024字節(jié)時兩個程序的執(zhí)行效率，并分析原因。n編寫一個C程序，使用Linux下基于文本的終端圖形編程庫curses，分窗口實時監(jiān)測（即周期性刷新顯示）CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)的詳細使用情況和它們的利用率。1. 通過讀取proc文件系統(tǒng)，獲取系統(tǒng)各種信息（如主機名、系統(tǒng)啟動時間、運行時間、版本號、所有進程信息、CPU使用率、內(nèi)存使用率等），并以比較容易理解的方式顯示出來。要求參照Windows的任務(wù)管理器，利用GTK/QT實現(xiàn)圖形界面編程。實驗三. 增加系統(tǒng)調(diào)用o 實驗?zāi)康膎 理解Linux系統(tǒng)處理系統(tǒng)調(diào)用的流程n 掌握增加與調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用的方法n 理解Linux的

9、內(nèi)核模塊和編譯方法實驗三. 增加系統(tǒng)調(diào)用o 實驗內(nèi)容n 向現(xiàn)有 Linux 內(nèi)核加入一個新的系統(tǒng)調(diào)用，實現(xiàn)一個新的內(nèi)核函數(shù)mycall( )，此函數(shù)通過引用參數(shù)的調(diào)用返回當前系統(tǒng)時間，功能上基本與gettimeofday( )相同。n 用編譯內(nèi)核的方法，將其加入內(nèi)核源碼并編譯、使用新的內(nèi)核。1. 編寫測試程序測試該系統(tǒng)調(diào)用。實驗四. 進程控制o 實驗?zāi)康膎 加深對進程概念的理解，進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)n 掌握Linux操作系統(tǒng)的進程創(chuàng)建和終止操作n 利用Linux操作系統(tǒng)提供的信號量工具實現(xiàn)進程間的同步n 掌握對共享內(nèi)存的相關(guān)操作實驗四. 進程控制o 實驗內(nèi)容1. 編寫一段源程序，使系統(tǒng)調(diào)用

10、fork()創(chuàng)建兩個子進程，當此程序運行時，在系統(tǒng)中有一個父進程和兩個子進程活動。讓每一個進程在屏幕上顯示一個字符：父進程顯示字符“a”;子進程分別顯示字符“b”和字符“c”。試觀察紀錄屏幕上的顯示結(jié)果，并分析原因。 實驗四. 進程控制o實驗內(nèi)容n編寫一段程序，實現(xiàn)進程的軟中斷通信。 要求：使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)建兩個子進程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal()讓父進程捕捉鍵盤上來的中斷信號（即按DEL鍵）；當捕捉到中斷信號后，父進程用系統(tǒng)調(diào)用Kill()向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕捉到信號后分別輸出下列信息后終止： Child Processll is Killed by Parent! Ch

11、ild Processl2 is Killed by Parent! 父進程等待兩個子進程終止后，輸出如下的信息后終止 Parent Process is Killed! 在上面的程序中增加語句signal (SIGNAL, SIG-IGN) 和signal (SIGQUIT, SIG-IGN), 觀察執(zhí)行結(jié)果，并分析原因。 實驗四. 進程控制o實驗內(nèi)容n求100000個浮點數(shù)（精確小數(shù)點右4位）的平均值（和、最大值、最小值）。要求：n 隨機生成100000個浮點數(shù)（父進程）；n 創(chuàng)建4個子進程，分別求25000個浮點數(shù)之和；n 父進程完成100000個浮點數(shù)之和并打印結(jié)果；3. 統(tǒng)計順序計算

12、的時間和多個進程采用多道程序設(shè)計完成計算的時間。 實驗五. 進程間通信o 實驗?zāi)康膎 理解Linux關(guān)于進程間通信的概念n 掌握幾種進程間通信的方法n 鞏固進程同步概念和實現(xiàn)進程同步的方法實驗五. 進程間通信o 實驗內(nèi)容n編寫server和client兩個程序，利用命名管道實現(xiàn)兩個進程間的消息互通。n編寫程序，讓父子兩個進程通過消息隊列相互聊天、發(fā)送消息（1024字節(jié)）。n使用共享內(nèi)存解決讀者/協(xié)助問題：writer從用戶處獲得輸入，然后將其寫入共享內(nèi)存，reader從共享內(nèi)存獲取信息，然后再在屏幕上打印出來。1. 使用多線程和信號量解決生產(chǎn)者/消費者問題：有一個長度為N的緩沖池被生產(chǎn)者和消費

13、者共同使用。只要緩沖池未滿，生產(chǎn)者就可以將消息送入緩沖池；只要緩沖池不空，消費者便可從緩沖池中取走一個消息。生產(chǎn)者向緩沖池放入消息的同時，消費者不能操作緩沖池，反之亦然。實驗六. 虛擬內(nèi)存管理o 實驗?zāi)康膎 掌握Linux虛擬內(nèi)存管理的原理和技術(shù)n 理解Linux的按需調(diào)頁機制n 掌握Linux動態(tài)內(nèi)存操作函數(shù)/命令的使用實驗六. 虛擬內(nèi)存管理o 實驗內(nèi)容n編寫程序，統(tǒng)計從當前時刻起，一段時間內(nèi)操作系統(tǒng)發(fā)生的缺頁次數(shù)。n利用系統(tǒng)提供的內(nèi)存操作函數(shù)進行內(nèi)存的申請、使用與釋放。n分析系統(tǒng)調(diào)用do_page_fault()、brk()、mmap()的調(diào)用流程，涉及到的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，畫出流程圖來表示相

14、關(guān)函數(shù)之間的相互調(diào)用關(guān)系。1. 利用free和vmstat命令觀察主存分配結(jié)果及使用情況。實驗七. 添加設(shè)備驅(qū)動o 實驗?zāi)康膎 了解Linux設(shè)備驅(qū)動的管理方式n 了解Linux設(shè)備驅(qū)動程序的組織結(jié)構(gòu)和設(shè)備管理機制n 掌握Linux設(shè)備驅(qū)動程序的編寫方法和過程n 掌握Linux設(shè)備驅(qū)動程序的加載方法實驗七. 添加設(shè)備驅(qū)動o 實驗內(nèi)容n編寫字符設(shè)備驅(qū)動程序，要求能對該字符設(shè)備執(zhí)行打開、讀、寫、I/O控制和關(guān)閉五個基本操作。n編寫塊設(shè)備驅(qū)動程序，要求能對該字符設(shè)備執(zhí)行打開、讀、寫、I/O控制和關(guān)閉五個基本操作。n編寫一個應(yīng)用程序，測試添加的字符設(shè)備和塊設(shè)備驅(qū)動程序的正確性。n分析字符設(shè)備和塊設(shè)備驅(qū)動程序，指出它們在實現(xiàn)過程中的異同點。1. 簡要描述Linux內(nèi)核模塊的加載過程。實驗八. 設(shè)計文件系統(tǒng)o 實驗?zāi)康膎 掌握文件系統(tǒng)的工作原理n 理解文件系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n 加深理解文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能和實現(xiàn)方法實驗八. 設(shè)計文件系統(tǒng)o實驗內(nèi)容n設(shè)計并實現(xiàn)一個一級（單用戶）文件系統(tǒng)程序，要求提供以下操作：nA文