操作系统_课程实验指导书.doc

操作系统 实 验 指 导 书洪朝群 编 写适用专业： 计算机(嵌入式) 厦门理工学院计算机科学与信息工程学院2015年 9 月实验指导书前言内容要求前 言本课程的基本内容介绍，通过学习学生需要掌握的基本知识。为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养哪些方面的技能，设置的具体实验项目，其中哪几项实验为综合性、设计性实验。各项实验主要了解、掌握的具体知识，训练及培养的技能。本指导书的特点。对不同专业选修情况说明。实验一：Linux操作系统的安装过程与界面实验学时：4实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux操作系统的安装方法，并且了解Linux界面的基本使用方法。二、实验内容实验内容：用vmware workstation安装Ubuntu12.10系统。三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1、下载Ubuntu12.10桌面版安装镜像，2、打开vmware，建立虚拟机镜像3、安装过程参考（“VMWare8.0安装Ubuntu12.04教程.pdf”文件），注意使用虚拟机的时候把镜像文件放在最后一个盘。4、（可选步骤）如果本机上的wmware版本在安装系统的过程中出现问题，可下载新版进行安装。七、思考题Linux与Windows有何不同？八、实验报告实验预习：先在自己的计算机上尝试安装实验记录：记录虚拟机安装过程的选项设置和Ubuntu安装的选项设置实验报告：报告选项和安装结果情况。九、其它说明注意：使用虚拟机的时候把镜像文件放在最后一个盘，否则关机后下次再使用的时候会因为自动恢复而被清理。实验二：Linux Shell用户接口实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux Shell的使用方法。二、实验内容实验内容：实践Linux Shell的操作。三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1.根据课本附录D使用并熟悉常用Linux系统命令七、思考题 命令行接口界面有何特点？八、实验报告实验预习：复习理论课中学习到的Linux Shell指令实验记录：记录操作过程的运行结果实验报告：提交运行结果九、其它说明实验三：Linux编程环境实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux 编程环境的基本使用方法。二、实验内容实验内容：实践Linux 编程环境的操作。三、实验原理、方法和手段一、Linux下常用的编辑器为vi1、输入vi a.c即可新建一个名为a.c的文件；2、进入vi后输入字母i即可进入编辑状态，此时下方显示INSERT3、在编辑状态下输入打ESC键即可退出编辑状态进入命令状态4、命令状态下输入w可保存文件，输入q退出，同时输入wq即可保存并退出二、Linux下常用的c语言编译器为gcc1、输入gcc a.c o a，即可编译源文件a.c，并生成可执行文件a2、输入./a即可运行名为a的可执行文件。四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1.用vi编辑一个helloworld程序2、用gcc进行编译。七、思考题 Linux编程环境有何特点？八、实验报告实验预习：无实验记录：记录操作过程的运行结果实验报告：提交运行结果九、其它说明实验四：Linux 多进程编程实验学时：2实验类型：设计实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux多进程编程的基本方法。二、实验内容实验内容：利用Linux多进程实现题目所要求的功能。三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1、根据教材实践Linux进程管理指令2、利用Linux多进程编程实现以下功能：创建两个子进程；一个子进程（生产者进程）依次向缓冲区写入整数0,1,2,.,19；另一个子进程（消费者进程）暂停3s后，从缓冲区读数，每次读一个，并将读出的数字从缓冲区删除，然后将数字显示出来；父进程等待子进程2（消费者进程）的退出信息，待收集到该信息后，父进程就返回。七、思考题 多进程编程与单进程编程有何区别？八、实验报告实验预习：复习理论课中学习到的Linux进程管理的指令实验记录：记录解决问题所用的代码和运行结果实验报告：提交代码和运行结果九、其它说明实验五：Linux 多线程编程实验学时：2实验类型：设计实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux多线程编程的基本方法。二、实验内容实验内容：利用Linux多线程实现题目所要求的功能。三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1、根据教材实践Linux线程管理指令2、利用Linux多线程编程实现以下功能：创建两个子进程；一个子线程（生产者线程）依次向缓冲区写入整数0,1,2,.,19；另一个子线程（消费者线程）暂停3s后，从缓冲区读数，每次读一个，并将读出的数字从缓冲区删除，然后将数字显示出来；父线程等待子线程2（消费者线程）的退出信息，待收集到该信息后，父线程就返回。七、思考题 多进程编程与多线程编程有何区别？八、实验报告实验预习：复习理论课中学习到的Linux线程管理的指令实验记录：记录解决问题所用的代码和运行结果实验报告：提交代码和运行结果九、其它说明实验六：Linux Shell编程实验学时：4实验类型：设计实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Shell编程的基本方法。二、实验内容实验内容：Linux Shell实现题目所要求的功能。三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1、编写一个Shell脚本，完成最基本的ls指令的功能，即打印出当前目录下所有的文件和目录，每行一项2、编写一个Shell脚本，完成以下功能：1）显示文字“Waiting for a while.” l 2）长格式显示当前目录下面扩展名为”.h”的文件和目录，并输出重定向到/home/file.txt文件3、编写一个Shell脚本，完成以下功能计算100以内不是5的整数倍的数字的和4、编写一个Shell脚本，完成以下功能1）创建”/home/dir/”文件夹2）将当前目录下扩展名为”.c”的文件移动到之前创建的文件夹5、编写一个Shell脚本，完成以下功能在/userdata目录下建立50个目录，即user1user50，并设置每个目录的权限为rwxr-xr-七、思考题 比较C语言和Shell编程的一些异同点。八、实验报告实验预习：复习理论课中学习到的shell编程基本方法实验记录：记录解决问题所用的代码和运行结果实验报告：提交代码和运行结果九、其它说明实验七：Linux存储管理操作实践实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux存储管理相关操作的基本方法。二、实验内容实验内容：Linux存储管理操作三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1、学习使用free命令及其参数使用，列出执行结果并解释其中的意义。2、学习使用top命令及其参数使用，列出执行结果并解释其中的意义。3、学习使用vmstat命令及其参数使用，列出执行结果并解释其中的意义。4、学习使用ps命令及其参数使用，列出执行结果并解释其中的意义。七、思考题 Linux存储管理有何特点？八、实验报告实验预习：复习理论课中学习到的Linux存储管理操作方法实验记录：记录解决问题所用的命令和运行结果实验报告：提交运行结果九、其它说明实验八：Linux文件操作实践实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生掌握Linux文件系统操作的基本方法。二、实验内容实验内容：Linux文件系统操作三、实验原理、方法和手段无四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件无六、实验步骤1、根据教材178-181页实践Linux文件系统操作2、利用以上操作编写函数，实现文件拷贝、移动操作，不可直接使用操作系统命令与函数。七、思考题 Linux文件系统管理有何特点？八、实验报告实验预习：复习理论课中学习到的Linux文件操作方法实验记录：记录解决问题所用的命令和运行结果实验报告：提交运行结果九、其它说明实验九：Linux多线程文件传输实现实验学时：12实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的通过本实验的综合实践，使学生掌握Linux多线程、socket编程和文件系统操作等多项知识。二、实验内容实验内容：Linux多线程文件传输实现三、实验原理、方法和手段课程设计的要求是在以Linux为内核的操作系统下，实现多线程文件传输系统功能模块。系统模块分为服务器和客户端两部分，客户端实现对文件的上传、下载和查看服务器默认路径下的文件列表；服务器可以对文件进行管理操作，包括创建、删除和重命名等。多线程文件传输是一种一对多或者多对多的关系，一般是一个服务器对应着多个客户端。客户端通过socket连接服务器，服务器要为客户端创建一个单独进程(线程)监听每个客户端的请求。创建好连接之后文件就可以通过流的形式传输。linux内核中为我们提供了两种不同形式的读写流，包括read()、write()和send()、recv()。客户机对文件的查看指令也是通过流传递给服务器，服务器根据请求类型返回不同相应流。根据socket原理和特点绘画出链接流程图，将客户机与服务器的相互通信划分为不同的模块，每个模块负责独立的功能项。服务器输入指令管理目录下的文件，create filename是创建文件命令，rename oldname newname是删除文命令，delete filename 是删除文件命令，同时监听着客户端的请求；客户端向服务器发送上传、下载和查看请求，从而得到不同的相应，包括将文件下载到当前路径下，从当前路径下上传文件给服务器，列出服务器的文件列表。四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学五、实验条件安装有Ubuntu系统的VMWare六、实验步骤包括服务器和客户端两部分。6.1服务器端创建监听与文件管理服务器负责的功能模块主要有两部分，一是对连接进来客户端所有线程的管理和服务器目录下的文件管理；二是创建线程来单独监听客户端的动作。为了便于管理，创建两个user.txt和client.txt两个文档来分别负责服务器的连接和客户端的连接。user.txt中存放了服务器名和密码。client.txt存放了连接客户端名字和密码。首先对服务器的创建有个监测，即在启动时先核实服务器的所有者username和密码password，将输入的用户、密码与user.txt中的用户密码比较，匹配成功则同意启动，否则return -1表失败。接着创建一个socket套接口，绑定Ip设置客户端的最大连接数为10，然后创建一个sever线程来实现对服务器本身监听动作。 接下来创建线程完成对客户端的监听监听等待连接：while(1)sockdata = accept(sockfd,(struct sockaddr*)0,(int*)0);.我们定义结构体：struct client_tpthread_t tid;int conn_fd;int used;char name20;p_client10;来存放每个客户端的socket信息、线程标识、使用号、连接号和客户名。创建线程实现单独监听：p_clienti.conn_fd = sockdata;p_clienti.used = i;strcpy(p_clienti.name , client_name);pthread_create(&p_clienti.tid,NULL,&client_conn,&p_clienti)接下来是线程client_conn()的功能监听客户端的功能完成。6.2客户端连接与文件传输在客户端这边同样适用了检测机制，运行客户机时要将用户名、密码以及ip地址和端口号作为参数输进来，先建立与服务器的连接，然后将用户名和密码发送到服务端检测，如果检测失败则接收到一条拒绝信息，连接断开，如果检测成功则接收到一条确认信息，双方通信开始。6.3实现步骤基于多线程的TCP套接字文件传输通信工作流程图，如图1所示。通信工作的大致流程：1）服务器先用socket()函数来建立一个套接口，用这个套接口完成通信的监听及数据的收发。2）服务器用bind()函数来绑定一个端口号和ip地址，是套接口与指定的端口号和ip关联。3）服务器调用listen()函数，是服务器的端口和Ip处于监听状态，等待网络中某一个客户机的连接请求。4）客户机用socket()函数建立一个套接口，设定远程ip和端口5）客户机调用connect()函数连接远程计算机指定的端口。6）服务器调用accept()函数来接受远程计算机的连接请求，建立起与客户机之间的通信连接。7）建立连接之后，客户机用write()函数（或send()）想socket中写入数据。也可以用read()函数（或recv()函数）赌气服务器发送来的数据。8）服务器用read()函数（或recv()函数）来读取客户机发来的数据，也可以用write()函数（或send()函数）来发送数据。9）完成通信以后，使用close()函数关闭socket连接。 结束连接通知应答信号服务请求三次握手过程挂起，直到有客户机的连接请求Socket（）客户机进程服务器进程Bind（）Listen（）Accept（）Recv（）Send（）Connect（）Send（）Recv（）Close（）Socket（）Recv（）图1 TCP 套接字通信工作过程七、思考题 无八、实验报告实验预习：复习之前学习过的多线程、文件操作等知识，预习socket编程实验记录：记录运行结果等信息实验报告：提交运行结果九、其它说明附件：实验报告格式*实验报告实验序号：实验项目名称：学号姓名专业、班实验地点指导教师实验时间一、实验目的及要求二、实验设备（软硬件环境）及要求三、实验内容与步骤四、实验结果、数据处理与过程截图五、思考题六、教师评语签名：日期：成绩