操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、安全操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書趙鋒2007-12-5緒論實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1，命令接口的使用2，多進(jìn)程程序設(shè)計(jì)（同步、互斥、通信）3，linux的文件操作4，Socket網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式和要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式1，封皮（姓名 班級 學(xué)號）2，試驗(yàn)?zāi)康?，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4，試驗(yàn)步驟5，試驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求l 按照要求格式，字體用宋體，字號小四l 每個實(shí)驗(yàn)報(bào)告篇幅控制在6-8頁l 總共8次試驗(yàn)課，需要寫4個實(shí)驗(yàn)報(bào)告l 以班級為單位按時上交實(shí)驗(yàn)內(nèi)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編輯器與shell程序的編寫3，linux的C語言開發(fā)： gcc、g

2、db、make的使用4，linux多線程設(shè)計(jì)： fork等系統(tǒng)調(diào)用的使用5，linux下程序的同步： 同步算法的實(shí)現(xiàn)6，linux下程序的通信： 進(jìn)程間的通信7，linux的文件操作： 有關(guān)文件操作的系統(tǒng)調(diào)用8，linux下的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一 基本命令的使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉linux的基本命令 熟悉運(yùn)用Linux的在線求助系統(tǒng)。（man info help）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1，文件與磁盤操作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，用戶管理useradd (-g -d -s -G) userdel (-r) passwd groupadd/groupdelgpasswd(-a -d) su kernelversion hostname3，軟件安裝rpm（ -i -e -ivh -U -q -qa -qd -ql -qi -qR）tar4，網(wǎng)絡(luò)命令ifconfig（up/down） netstate （-t -p -u）5，進(jìn)程管理ps （-a -f -x) ; pstree -pu ; kill -9 pid ; l

4、dconfigkillall reboot halt實(shí)驗(yàn)二 命令接口的使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟練使用vi編輯器 2，熟悉Shell程序的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1 vi編輯器的使用1,三種模式進(jìn)入命令模式vi <文件名>進(jìn)入編輯模式i/I a/A o/O ESC進(jìn)入特殊模式:q :q! :e!:w :wq :wq file :n1,n2 w file:r file:e filename :!command2,光標(biāo)移動b e j k l h 0 $ ctrl+f ctrl+bn+space n+enter 6G G H L3,刪除操作x dw D dd4,替換操作r cw C cc5,查詢命令/a

5、bc ?abc n N :n1,n2 s/word1/word2/gc6,拷貝粘貼y Y 2yy p P 7,其他命令：set nu; :set nonu; u .;v y pgf CTRL-SHIFT-62 shell程序的編寫環(huán)境變量 echo env set $ “” ? （1）熟悉shell script的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行、調(diào)試方法。（2）熟悉shell script的變量聲明方法及其輸入輸出。declare i a=3;read（3）熟悉shell script的分支結(jié)構(gòu)。編寫shell script文件test1.sh，判斷用戶根目錄下是否有名為test的文件或者目錄，如果有的話，將其刪

6、除。if -e test ; then xxx else xxx fi （4）熟悉shell script的循環(huán)結(jié)構(gòu)。編寫shell script文件test2.sh，實(shí)現(xiàn)1到100所有奇數(shù)的和并輸出。試驗(yàn)三 linux的C語言開發(fā)試驗(yàn)?zāi)康?熟悉gcc的使用 熟悉gdb的使用 熟悉make的使用試驗(yàn)內(nèi)容1gcc (1)過程gcc hello.c o hello輸入選項(xiàng)輸出命令注釋.c -E .i cpp預(yù)編譯,文件包含、條件編譯、宏展開.i -S .scc1 編譯，生成匯編文件，注意命令的路徑.s -c .o as匯編，生成目標(biāo)文件.o ELFld鏈接(2)常用選項(xiàng)-v 顯示進(jìn)度-Wall 顯

7、示警告信息-I頭文件路徑，不要空格-L庫路徑，不要空格-lName庫名字(libName.或者libName.so)-shared編譯成共享庫-static 鏈接靜態(tài)庫-fpicfPIC 編譯成共享庫-On優(yōu)化-Dmacro=BAR在命令行定義預(yù)處理宏FOO,其值為BAR -Wl,option 傳遞給ld程序option 選項(xiàng),比如-Wl,-dn和-Wl,-dy注意區(qū)別：gcc hello.c o hello.static Wl,-dn-Bstatic-staticgcc hello.c o hello.dynaticWl,-dy-Bdynamic 默認(rèn)(3)c+編寫hello.cxx程序：#

8、include <iostream.h>using namespce std;int main()Cout<<”hello”<<endl;Return 0;編譯命令:g+ hello.cxx -o hello(4)靜態(tài)庫的建立和使用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）調(diào)用gcc test2.c -o test2.static -I ./ -L ./ -Wl,-dn laddsub-Wl,-dn后面的庫使用靜態(tài)版本(5)共享庫的建立和使用a

9、)建立 gcc -fpic -shared add.c sub.c -o libaddsub.sob)安裝為了讓動態(tài)鏈接庫為系統(tǒng)所認(rèn)識及共享, 就需要運(yùn)行l(wèi)dconfig命令。（man ldconfig，注意命令作用）默認(rèn)目錄/lib和/usr/lib配置文件/etc/ld.so.conf內(nèi)所列的目錄緩存文件/etc/ld.so.cache四種安裝方式：#cp libaddsub.so /usr/bin #ldconfig #pwd>>/etc/ld.so.conf #ldconfig #ldconfig pwd /更新緩存無效 #export LD_LIBRARY_PATH=&q

10、uot;." /另開shell則無效c)共享調(diào)用gcc test2.c -o test2 -I ./ -L ./ -Wl,-dy laddsub-Wl,-dy用于指定鏈接動態(tài)庫版本，默認(rèn)d)動態(tài)調(diào)用Linux 提供 4 個庫函數(shù)（dlopen, dlerror, dlsym 和 dlclose），一個 include 文件（dlfcn.h）以及兩個共享庫（靜態(tài)庫 libdl.a 和動態(tài)庫 libdl.so），以支持動態(tài)鏈接裝入器。gcc test2.c -o test2 ldl參考：#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:幾個命令ldd查看文件的依賴關(guān)系nm查看文件的符號表，比如：nm test2|grep addobjdump 查看文件的信息2gd

12、b(1) 準(zhǔn)備gcc -g(2) 打開gdb filename/file filename(3) 運(yùn)行run/next/step（進(jìn)入子程序）/continue(4) 設(shè)置斷點(diǎn)break/delete(5) 顯示表達(dá)式的值print exp立即輸出表達(dá)式的值watch exp表達(dá)式的值發(fā)生變化時，程序停止并輸出其新舊值display exp程序一旦停止就顯示表達(dá)式的值(6) 顯示棧的信息backtrace/backtrace fullframe traceNum(7) 顯示程序的信息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 幫助help 執(zhí)行命令 shell command str3make(1) Make命本: Make flags macro definitions targets flags如果沒有"-f"參數(shù)，則系統(tǒng)將默認(rèn)當(dāng)前目錄下名為makefile或者名為Makefile的文件為描述文件。在Linux中， GNU make 工具在當(dāng)前工作目錄中按照GNUmakefi

14、le、makefile、Makefile的順序搜索 makefile文件。 macro definitionsmakefile文件中的變量定義 targetsmake的目標(biāo)，默認(rèn)是makefile文件中的第一個目標(biāo)(2) makefile文件：規(guī)則的集合 a:b command a為目標(biāo)?？梢允?o，也可以是ELF,還可以是一個偽目標(biāo)。 b為依賴文件。就是，要生成那個a所需要的文件或是目標(biāo)。 command也就是make需要執(zhí)行的,從b生成a的命令(3)其他變量：定義 CFLAGS=-c 引用 $(CFLAGS) 特殊變量$目標(biāo)文件，$所有的依賴文件，$<第一個依賴文件命令：不顯示命令內(nèi)

15、容 命令出錯不處理 - 多條相關(guān)命令 ；偽目標(biāo)與自動推導(dǎo)： add.o : addsub.h .PHONY : clean clean :rm edit $(objects)文件搜索：特殊變量 VPATH=./include:./include特殊指令 vpath %.h ./include:./include4 實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1）編寫程序：main函數(shù)所在的文件名字為test3.c，程序功能為從鍵盤輸入兩個數(shù)求其和（調(diào)用add.c中的函數(shù)）和差（調(diào)用sub.c中的函數(shù)）。（2）編寫一個makefile文件，并用make編譯剛才的程序（3）設(shè)置斷點(diǎn)，觀察點(diǎn)，調(diào)試程序?qū)嶒?yàn)四 linux多進(jìn)程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

16、目的1.了解進(jìn)程與程序的區(qū)別，加深對進(jìn)程概念的理解；2.了解fork( )系統(tǒng)調(diào)用的返回值，掌握用fork()創(chuàng)建進(jìn)程的方法；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1，用vi輸入下面的程序，編譯、調(diào)試、輸出結(jié)果#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main()pid_t child_pid;/*fork函數(shù)*作用：系統(tǒng)調(diào)用，產(chǎn)生一個子進(jìn)程,調(diào)用一次返回兩次*返回值：pid_t類型，在頭文件中定義，通常為整形*0子進(jìn)程返回*ID父進(jìn)程返回的子進(jìn)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，試驗(yàn)任務(wù)編寫一C語言程序，實(shí)現(xiàn)在程序運(yùn)行時通過系統(tǒng)調(diào)用fork( )創(chuàng)建兩個子進(jìn)程，使父、子三進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，父親進(jìn)程執(zhí)行時屏幕顯示“I am father”，兒子進(jìn)程執(zhí)行時屏幕顯示“I

18、 am son”，女兒進(jìn)程執(zhí)行時屏幕顯示“I am daughter”。實(shí)驗(yàn)五 Linux進(jìn)程間的同步實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的原理，理解進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)，區(qū)分進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行與串行執(zhí)行；2.熟悉wait、exit等系統(tǒng)調(diào)用。 3.熟悉信號同步的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.用man察看wait、exit的用法 2.修改實(shí)驗(yàn)四的程序，在父、子進(jìn)程中分別使用wait、exit等系統(tǒng)調(diào)用“實(shí)現(xiàn)”其同步推進(jìn)，多次反復(fù)運(yùn)行改進(jìn)后的程序，觀察并記錄運(yùn)行結(jié)果。實(shí)驗(yàn)六 Linux進(jìn)程間的通信實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)如何利用管道機(jī)制、消息緩沖隊(duì)列、共享存儲區(qū)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)程間的通信，并加深對上述通信機(jī)制的理解。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1了解系統(tǒng)調(diào)用

19、pipe()、msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實(shí)現(xiàn)過程。semget() semop() semctl()2編寫一C語言程序，使其用管道來實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程間通信。子進(jìn)程向父進(jìn)程發(fā)送字符串“is sending a message to parent!”；父進(jìn)程則從管道中讀出子進(jìn)程發(fā)來的消息，并將其顯示到屏幕上，然后終止。3運(yùn)行該程序，觀察、記錄并簡單分析其運(yùn)行結(jié)果。實(shí)驗(yàn)七 Linux文件操作實(shí)驗(yàn)?zāi)康膹?fù)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)C語言的文件操作函數(shù)，熟悉linux有關(guān)文件操作的系統(tǒng)調(diào)用，并理解他們之間的關(guān)系

20、。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、標(biāo)準(zhǔn)的文件操作的函數(shù)#include <stdio.h>文件指針（FILE）fopen/fclose,fread/fwrite,fputc/fgetc,fprintf/fscanf,fseek/frewind,remove,rename,feof 2、系統(tǒng)調(diào)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建立一個目錄(mkdir),在目錄下建立兩個文件(creat)a.txt、b.bin;在a.txt中輸入你的姓名和學(xué)號;在b.bin中輸入你的年齡