unix系統(tǒng)設(shè)計報告及答案

《UNIX_Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)》課程報告1、如果幾個進程競爭一個緩沖區(qū)，內(nèi)核保證沒有一個進程會永遠睡眠等待，但并不保證不會出現(xiàn)一個進程一直等待得不到緩沖區(qū)的情況發(fā)生。請重新設(shè)計算法getblk以保證一個進程最終能用上一個緩沖區(qū)。答：getblk算法輸入：文件系統(tǒng)號塊號輸出：現(xiàn)在能被磁盤塊使用的上了鎖的緩沖區(qū){ While(沒找到緩沖區(qū)）{ If(塊不在散列隊列中){If(空閑表上無緩沖區(qū)){ Sleep(等候“任何緩沖區(qū)變?yōu)榭臻e”事件); Continue;}}}}2、在通常的目錄結(jié)構(gòu)中，對目錄項的搜索都是線性的。請設(shè)計一種新的目錄結(jié)構(gòu)，其中各目錄項是按其hash值以某種方式排列的，對其中目錄項的搜索也是按其hash值來查找的。答：3、一個進程可以用“追加寫（APPEND）”方式打開一個文件，這表明每次寫操作都是從標識當前文件尾的字節(jié)偏移量處開始。如果一個進程以“追加寫”方式打開一個文件，并定位于文件頭，會發(fā)生什么呢？答：4、設(shè)計一個系統(tǒng)調(diào)用，該系統(tǒng)調(diào)用將一個已存在的文件截為任意給定的大小，并說明實現(xiàn)方法。答：5、UNIX系統(tǒng)V允許一個路徑名分量最長達14個字符。namei算法把一個路徑名分量中多余的字節(jié)截掉。假設(shè)保持定長目錄項的目錄結(jié)構(gòu)，應(yīng)該怎樣設(shè)計目錄結(jié)構(gòu)和namei算法，才能允許任意長度的目錄項名稱？答：更改文件系統(tǒng)中SFD中文件名的長度以及加大namei中目錄變量的字節(jié)即可。首先，namei判定搜索路徑名是從根目錄開始的絕對路徑名，還是從當前目錄開始的相對路徑名。如果是絕對路徑名，則將根目錄置為目錄變量，否則將當前目錄置為目錄變量。其次，namei以目錄變量為依據(jù)，搜索到該目錄變量所對應(yīng)的內(nèi)存i節(jié)點，并驗證存取許可權(quán)。如果該目錄文件是可以存取的，則依次將該目錄變量所對應(yīng)的目錄文件塊讀入內(nèi)存，并且順序搜索與路徑名中目錄變量的下一個分量相匹配的文件名。如果未找到相應(yīng)的分量，則表明文件系統(tǒng)中不存在相應(yīng)的文件或路徑名有錯。否則，如果路徑名未搜索完畢的話，則namei反復(fù)將目錄變量沿路徑名下移，且重復(fù)從搜索目錄變量對應(yīng)i節(jié)點開始的上述操作。當路徑名搜索完畢，且已找到對應(yīng)文件名時，返回該文件名所對應(yīng)的內(nèi)存i節(jié)點指針。6、在UNIX的文件系統(tǒng)中，文件的物理存儲結(jié)構(gòu)是以索引方式來組織的。如果將存儲結(jié)構(gòu)改為串聯(lián)方式，即在每個數(shù)據(jù)塊的末尾加上一個指向下一個數(shù)據(jù)塊的指針，則文件系統(tǒng)應(yīng)做哪些修改？答：7、如果有10個進程都要對同一個文件進行順序地讀操作，請分析比較這10個進程分別在串行運行和并行運行這兩種運行模式下，哪一種的綜合效率更高？答：并行運行的綜合效率更高，由于對這個文件的訪問都是順序的讀操作，所以第一個進程將文件從磁盤上調(diào)入內(nèi)存之后，使用完之后是可以繼續(xù)供下一個進程訪問的；而如果串行運行的話，有可能第一個進程訪問完這個文件之后，文件的開頭部分已經(jīng)被置換出內(nèi)存了，需要重新調(diào)入內(nèi)存；并行運行可以節(jié)省的文件在內(nèi)存和磁盤交換的時間，所以并行運行的綜合效率更高。8、下面的代碼段創(chuàng)建一個具有兩個進程的環(huán)。intfd[2];pipe(fd);dup2(fd[0],STDIN_FILENO);dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);close(fd[0]);close(fd[1]);pipe(fd);if(fork()==0)dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);elsedup2(fd[0],STDIN_FILENO);close(fd[0]);close(fd[1]);其中dup2(oldfd,newfd)函數(shù)是把文件描述符oldfd指向的內(nèi)容復(fù)制到文件描述符newfd中，STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO是進程的標準輸入和標準輸出文件描述符。試分析其主要工作過程。如果用此結(jié)構(gòu)來建立三個進程的環(huán)，又該如何修改該程序？答：父進程首先將標準輸入、標準輸出重定向到第一個管道的讀端和寫端；然后將標準輸出重定向到第二個管道的寫端。進行了if語句后（第二個連續(xù)的close前）父進程的文件描述符?！?】pipe1讀【1】pipe2寫【2】標準錯誤【3】pipe2讀【4】pipe2寫子進程的文件描述符表【0】pipe2讀【1】pipe1寫【2】標準錯誤【3】pipe2讀【4】pipe1寫由于子進程繼承父進程的文件描述符表，這時候它的標準輸入和標準輸出分別是pipe1的讀端和寫端，然后子進程用自己的代碼將標準輸入重定向到pipe1的讀端。所以，整個代碼運行后是這樣的：父進程子進程【0】pipe1讀【0