2023年Linu实验报告.pdf

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1、*M林电孑科被火片GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYLinux应用实践课程设计报告学 院：专 业：姓 名:学 号：指导教师：王宇又年月日摘要L i n u x 诞 生 于 199 1 年，是一个自由的，免费的，源码开放的操作系统。也是开源软件中最著名的例子.其最重要的目的就是为了建立不受任何商品化软件版权制约的，全世界都能使用的类U nix兼容产品.而我们将服务器部署在L i n u x 将会更加的稳定、安全、高效以及杰出的性能。目前国内越来越多的服务器应用也开始转向lin u x 平台，学习并掌握如何使用1 i nux对计算机相关专业的学生来

2、说具有重大的意义。关键词：1 in ux,shell,gcc目录1 .前言.12 .需求分析1。2.1 课程设计重要任务.12 .2 开 发 环 境 1。2.3 相 关 工 具 的 的 介 绍 与 使 用。13 .程序设计2，3.1 概要设计.23.1.1 s h e l l 9题 目分析.23.1.2 s y s t e m 6 题目分析.33.1.3 s y s t e m 7 题 目分析.33.2 具体设计.33.2.1 s h e l l 9 过程设计.33.2.2 s y s t e m 6 过程设计4。3.2.3 s y s t e m 7 过程设计7。4.代码测试与分析7。4 .

3、1 s h e l l 9 测试与分析.74.2 s y s t e m 6 测试与分析.84.3 s y s t em 7 测试与分析.8参考文献9。心得体会.10附录1”1 .前言本 次 l i n u x 应用实践课程设计通过在1 i n u x系统下完毕s h e l l 编程和s y s t e m 编程，提高 对 l i n u x 系统使用的纯熟限度，培养以及锻炼自己的动手学习能力。通过完毕课程设计内容，让自己可以对l i n u x 拥有更加进一步的了解。由于基础知识欠缺，本次课程设计所涉及的内容较为基础，同时也有助于初学者理解和自己以后的回顾。在这次课程设计中，完毕了 l i

4、 n u x s h e l1 程序设计与s y s t e m 程序设计,通过简朴的程序设计掌握基础的s h e 1 1 编程以及g c c 的使用。2.需求分析2.1 课程设计重要任务根据课程设计任务列表，选 取 一 个 s h ell编程题目和两个系统编程题目（题目编号之和=1 5 ）o本人选取的题目为为s h e l l 9,s y s t e m 6,s y s t e m 7。2.2 开发环境本次课程设计使用l i n u x 操作系统，s h e 1 1 采用的为b a s h,同时使用v i m 文本编辑工具编写代码，使用g c c 编译。各软件版本号如下：操作系统：o c e

5、 n t o s 7.2B a s h:8 4.2.4 6g c c ：4.8.5v i m：o 7.42.3 相关工具的的介绍与使用 l i n u x 操作系统本次使用的1 inux操作系统为cent o s 7.2,是一个流行的linux发行版本,使用的内核版本为3.1 0.0。在本次课程设计中，操作系统版本没有具体规定，只要使用1 in u x 内核的操作系统都是可行的，建议将系统安装到虚拟机。b ashbas h(GNU Bo u r n e-Again S h e ll)是大多数Linux系统默认的s h e ll,它能运营于大多数类Unix风格的操作系统之上。1 i nu x 系

6、统上都尚有其他的S h e ll,例如tcsh、csh、ash、bsh、k sh 等等。she 1 1脚本文献大体都类同，使用的方法为在终端使用命令 b a sh fi 1ename”执 行 s h e ll脚本文献，或者在脚本文献首行添加“划/bin/b a s h ，再给脚本文献添加执行权限后执行sh e ll脚本文献。gc c通常所说的G C C 是 GUN Comp i ler C o lle c t i o n 的简称，除了编译程序之外，它还含其他相关工具，所以它能把易于人类使用的高级语言编写的源代码构建成计算机可以直接执行的二进制代码。g c c 的编译过程通常包含了四个环节,分别

7、为预解决编译一 汇编一 链接四步。可以通过如下指令来编译出一个可执行文献：gcc filenam e,c此命令执行完后会生成一个a.o u t的可执行文献。同时也可以指定生成的可执行文献名，命令如下：gcc file n ame.c-o f i lename.out此命令执行完后会生产一个名为f il e name.o u t的可执行文献。g c c 尚有许多命令，具体部分不是本文所讨论的内容。vimV i 命令是U N I X 操作系统和类U N I X 操作系统中最通用的全屏幕纯文本编辑器。L i nu x 中的v i 编辑器叫v i m,它是v i 的增强版(v i I m p rove

8、d),与 v i 编辑器完全兼容,并且实现了很多增强功能。v i 编辑器支持编辑模式和命令模式,编辑模式下可以完毕文本的编辑功能,命令模式下可以完毕对文献的操作命令，要对的使用v i 编辑器就必须纯熟掌握着两种模式的切换。3.程序设计3 .1概要设计3.1.1 shell 9题目分析问题描述：编写一个s h e l l 脚本e x 9.s h,根据键盘输入的值，给出相应的提醒输出；输 入 A -Z ,输出 U p p e r c a s e Le t t e r;输入 a-z ,输出 Lo w e r c a s e Le t t e r;输入 0 9 ,输出 D ig i t；输入其他，输出

9、 P u n c t u a t i o n,w h i t e s p a c e,o r o t h e r。算法分析：可以使用b a s h s h e 1 1中的r e a d命令接受键盘的输入，得到输入后，r e a d 命令将数据放入一个标准变量中。通过g r e p命令使用正则表达式对变量的值进行内容匹配，若匹配出大写字母则使用e c h o命令输出U p p e r c a s e L e t t e r,同理若匹配出小写或数字则输出相应的内容。3.1.2 s y s tem6 题目分析问题描述:一方面建立一个守护进程，然后让该守护进程每隔1 0 s在/tm p/d am e。

10、n.1 o g 中写入一句话。算法分析：一方面用fork()函数建立一个子进程，建立成功后退出父进程，使 用 s e t s i d()函数在子进程中创建新会话，使子进程摆脱其他进程的影响。再改变当前目录为根目录，避免在运营过程中对文献系统操作时产生的诸多麻烦。重设文献权限掩码，增强守护进程的灵活性。然后关闭从父进程中继承的文献描述符。做完以上环节后，在子进程中使用。pen()函数打开/t mp/dame。n.Io g 文献，使用s 1 e e p()函数每隔1 0 秒用w r i t e()函数向文献中写入一句话。3.1.3 system 7题目分析问题描述：在 tm p 目录下调用。pen

11、。函数，以可读可写的方式创建he 1 l o.c 文献。o p e n 函数带有 3 个 f la g 参数：O_CREATE、O_TRUNC,0_WRONLY,文献权限设立为 0 6 0 0。算法分析：使用ch d ir将当前目录改为t mp目录，使用o p e n()函数打开he 1 lo.c 文献，同时带上3个 flag 参数：O_CRE A TE、OJTRUNC、O_W R0NLY,文献权限设立为 0600。3.2具体设计3.2.1 shell 9 过程设计关键代码:r e a d aw h i l e t r u ed oi f e c h o$a|g r e p -q 10-9 a

12、 -z A-Z ；t h e no e c h o P u n c t u a t i o n ,w h i t e s p a c e,o r o t h e r”;f ii f e c h o$a|g r e p -q 5 A Z ；thene c h o U p p e r c a s e L e t t e r”f ir e a d ad o n e过程分析：使用r e a d 命令从命令行中接受键盘的输入,将接受到的数据赋值给变量a,使用e c h o 将变量 a的值通过管道传递到g r e p 命令，使用g r e p 命令对接受到的值进行匹配，使 用 i f 根据值的类型输出相应

13、的提醒，若是大写字母则输出 U p p e r c a s e L e t t e r”,小写字母则输出 L o w e r c a s eL e t t e r,数字则输出D i g i t ，若都不是则输出“P u n c t u a t i o n,w h i t e s p a c e,o ro t h e r n o最后通过w h i 1 e 循环不断地反复输入检测的过程。此处使用的r e a d命令为b a s h自带的命令，功能为接受键盘输入并赋值给变量。同样e c h o是b a s h中的输出命令，用以在命令行中进行输出显示。“I”符号为Linux中的管道符号，它能解决经由前

14、面一个指令传出的对的输出信息，然后将其传递给下一个命令，作为标准的输入。这里就是将变量a的值传递给g r e p命令，作为g r e p的输入。其中，g r e p命令是1 i n u x系统中一种强大的搜索工具，它能使用正则表达式搜索文本，并把匹配的行输出出来。由于g r e p命令默认将匹配出来的行输出，所以在上述代码中使用了-q参数，用于防止向命令行输出。在g r e p命令后的是正则表达式，A-Z用于匹配大写字母，a-z用于匹配小写字母，0-9 用于匹配数字，厂0-9 a-z AZ 用于进行非字母和数字的匹配。3.2.2 s y stem 6 过程设计关键代码：p c=fork()；i

15、f(p c 0)ex it(0)：setsid();c h di r(/)；u m a s k(0 );for(i=0;i MAXF I LE;i+)cl o s e(i );w h i le(l)if(fd=open(/t m p/d a m e o n.I o g z z,0 CRE AT|0 WRONLYlO APPE ND,0 60 0)0).w r i t e(fd,str,len+1 );clos e(fd)；sleep(10)；)过程分析：一方面使用fork()函数新建一个子进程,若失败则输犯错误提醒并退出程序,成功则将使用e x i t()函数将父进程退出，此时子进程变成一个孤

16、儿进程被in i t进程接管。此时，使 用s e t s i d O函数创建新的会话，这个环节是创建守护进程中最重要的一步。由于在调用了 f o r k函数时，子进程全盘拷贝了父进程的会话期、进程组、控制终端等，虽然父进程退出了，但会话期、进程组、控制终端等并没有改变,因此，这还不是真正意义上的独立开来,而s etsid函数可以使进程完全独立出来，从而摆脱其他进程的控制。使 用chdi r()改变当前目录为根目录。在 使 用f。rk()创建子进程时，子进程继承了父进程当前的工作目录，由于在进程运营中，当前目录所在的文献系统是不能被卸载的，会对以后的文献系统操作导致不必要的麻烦，通常的做法是将根

17、目录作为守护进程的工作目录，以防止错误发生。同时由于子进程在创建过程中也继承了父进程的文献权限掩码，会对子进程使用文献带来麻烦，这里使用u mas k()函数将文献权限掩码设立为0 以增长文献使用的灵活性。同样地，在创建子进程时，子进程会从父进程那里继承一些已经打开的文献。这些文献不会被守护进程读写,但是同样会占用系统资源。在使用setsid O 函数创建会话后，守护进程已经与所属的控制终端失去了联系。因此从终端输入的字符不也许达成守护进程，守护进程中用常规方 法(如 prin t f)输出的字符也不也许在终端上显示出来。所以,文献描述符为0、1 和 2的3 个文献(常说的输入、输出和报错)已

18、经失去了存在的价值,也应被关闭。这里将也许存在的文献描述符都使用c lo s e。函数关闭(设立一个较大值来却保证从父进程继承的文献描述符都会被 关 闭)。完毕上述环节后便可开始子进程对/tm p/d a e m o n.1。g 文献的写入操作。这里使用wh ile 循环不断地进行文献的打开、写入、关闭的操作，若文献打开失败则使用p e r r。r()函数输出异常,再使用exit(1)函数异常退出。其中clo s e O 函数用于关闭打开的文献，s l e e p。函数用于使守护进程休眠1 0 s。函数功能解析：op e n()函数用于文献的打开或新建，用法为open(c。n s tc h a

19、 r*pa t h n a me,int flags,mod e_t mode)。函数的第一个参数p a t h n a m e为文献的途径,第二个参数f la g s 为打开文献所采用的动作具体描述如下：0_RDONLY 以只读的方式打开文献0_W RONLY 以只写的方式打开文献0 RDWRa 以可读可写的方式打开文献O_APPEND每次写操作都写入文献的末尾0 C REAT假如指定文献不存在,则创建这个文献0 EX CL 假如要创建的文献已存在，则返回 T,并且修改e rrn o 的值O_TRUNC 假如文献存在,并且以只写/读写方式打开,则清空文献所有内容第三个 参 数 m o d e

20、 为设立文献访问权限的初始值，由一个八进制数字表达，与用户掩码umask变量有关，实际的访问权限由mod e 与 um ask拟定。其中数字的第一位代表特殊权限，第二位代表文献所有者，第三位代表文献用户组，第四位代表其他用户。在 1 i n u x 文献权限中，数字 7 代表拥有可读可写可执行的权限，数字6 代表拥有读写权限，数字4 代表拥有可读取得权限,数字2 代表拥有可写入的权限，数 字 1代表拥有可执行的权限，数字0 代表没有任何权限。例如具体用法如下：0 6 0 0 权限，代表该文献所有者具有可读、可写的权限。0 4 0 0 权限，代表该文献所有者具有可读取的权限。0 0 7 0 权限

21、，代表该文献用户组具有可读、可写及可执行的权限。0010权限，代表该文献用户组具有可执行的权限。0 0 0 2权限，代表其他用户具有可写入的权限。write()函数用于文献的写入使用，用 法 为 w r i t e (in t f d,c o nst v oid*bu f,s i z e_ tnbytes)w r i t e 函数将b u f 中的n b y te s 字节内容写入文献描述符fd.成功时返回写的字节数.失败时返回一1.并设立e r r n o 变量.在网络程序中，当我们向套接字文献描述符写时有俩种也许.1)w r i t e 的返回值大于0,表达写了部分或者是所有的数据.2)返

22、回的值小于0,此时出现了错误.我们要根据错误类型来解决.假如错误为E I N T R 表达在写的时候出现了中断错误.p e r r o r ()函数用法为：p e r r o r (c o n s t c h a r *s t r ),用来将上一个函数发生错误的因素输出到标准设备(s t d e r r)。参 数 s t r 所指的字符串会先打印出，后面再加上错误因素字符串。此错误因素依照全局变量e r r n o (这里的说法不准确，e r r n o 是一个宏，该宏返回左值)的值来决定要输出的字符串。3.2.3 s y s t e m 7过程设计关键代码：i n t f d;ch d i

23、r (/t m p )；d f (f d =o p e n C h e 1 l o.c ,0 _C R E AT|O_R D WR,0 6 0 0)0 )cl o s e(f d);过程分析：先定义一个整形变量fd,使用ch d i r 将当前工作目录改为/t m p 目录,再使用o p e n 函数新建 h e l l o .c 文献(o p e n 函数参数说明请参照s y s t e m 6 ),其 中 f l ag 参数设立为0 C R E ATE、O_TRUNC,0_WRONLY,文献权限设立为 0600。flash localhost ssh$./ex9.shbflash loca

24、lhost ssh$./ex9.shaLowercase LetteraBUppercase LetterLowercase Letterab3Lowercase LetterD ig it由运营截图可知，止 匕 S hen脚本成功完毕了任务规定，能根据不同的输入类型来输出相应的提醒。除了能单个输入以外，还能同时输入多个不同的字符,根据输入的字符类型输出相应的提醒。flash(aiocalhost ssh$./6.outflashlocalhost ssh$ps-ef|grep./6.outflash 5 1 9 6 1 0 1 2:5 4?0 0:0 0:6 0 ,/6.out.fl.L t

25、 c n.,C C C._ Q.一 nn-*_-X-fla s h(aiocalhost tmp$11总 用 量4-rw-.1 fla sh fla sh 1292 12月 26 12:56 dameon.logfla s h(aiocal.host tmp$cat dameon.logThis is a DameonThis is a Dameon由运营截图可知，此 sys t e m程序成功建立守护进程，并在/tm p目录下新建一个用户权限为读写权限的dame o n.1 o g 文献，并每次写入一句话flashelocalhost ssh$./7.outflash(aiocalhost

26、ssh$11总 用 量 4/tmp/-rw-rw,1 flash flash.1 flash flash425 12月 26 13:02 dameon.log6 12月 23 15:50 hello.c由运营截图可知，此 sys tem程序在tm p 目录下成功新建一个用户权限为读写权限的h e 1lo.c 文献。参考文献 1 张 泽.Li n x Sh e 1 1 编程的艺术M.北京：电子工业出版社，2 0 2 3:3 7-2 3 5.2 孟庆昌.L i nux教程 第三版M.北京：电子工业出版社，2 0 2 3 ：1 0 0-2 0 9.3 梁贤海.守护进程的具体总结E B/0 L.。,2

27、 0 2 3-1 1-2 6/2 0 2 3-1 2-1 6心得体会这几周的1 in u x 课程设计过程，让 我 对 lin u x 有了更加进一步的了解。尽管在学习中经常会碰到各种各样的问题,给课程设计的完毕带来一定的麻烦，但在解决问题的过程中，却让我学到了更多的知识,也锻炼了自己的学习能力。在这次的课程设计的驱使下，我懂得了 shel 1脚本编程的一些基础知识和常用命令的使用，以及可以独立的写出一些简朴的she 1 1 脚本文献。同时，在解决对s h e ll 9 中的输入检测问题中，我对正则表达式有了初步的结识，并结识到正则表达式的强大之处，相信这会对我以后学习具有积极的作用。在完毕s

28、y stem 题目设计过程中，让我对lin u x下的c 语言编程有了一定的结识，掌握了如何使用gc c 编译程序已经使用gdb调试程序。更难道的是，这次的课程设计让我明白了什么是守护进程，子进程在创建过程中与父进程产生的复杂的继承关系，同时也让我对linux的文献权限管理有了一定的结识。附录s hell 9 代码#!/b i n /b a s hr e a d aw h i l e t r u ed oi f e c h o$a|grep q 0-9 a-z A-Z *；thene c h o z，P u n c t u a t i o n,w h i t e s p a c e,o r o

29、 t h e r”;f ii f e c h o$a|g r e p -q A Z ;t h e ne c h o U p p e r c a s e L e t t e r f ii f e c h o$a|g r e p -q a-z ;t h e ne c h o L o w e r c a s e L e t t e r”;f ii f e c h o$a|grep q J 0-9 1;t h e ne c h o D i g i t”;f ir e a d ad o n esystem 6 代码#i n c 1 u d e#i n e l u d e t t i n c l u d

30、e#i n e l u d e#i n c 1 u d e#i n c l u d e t t i n c l u d e#d e f i n e M A X F I L E 1 0 0 0i n t m a i n (v o i d)(p i d _ t p c;i n t i,f d,1 e n；c h a r s t r =H T h i s i s a D a m e o n nd e n =s t r l e n(s t r );叩c =f o r k();i f (p c 0)a e x i t (0 )；s e t s i d();c h d i r (/)；u m a s k(

31、0 );o f o r (i =0;i M A X F I L E;i+)c 1 o s e (i);w h i l e (1 )o i f (f d=o p e n C/t m p/d a m e o n.l o g ,O _ C R E A T|O _ W R O N L Y|O _ A P P E N D,0 6 0 0)s ys t em 7 代码#i n c l u d e#i n c l u d e#i n c l u d e#i n c 1 u d e#i n c 1 u d e i n t m a i n()(i n t f d；c h d i r (/t m p )；i f (f d =o p e n (n h e 1 l o.c M,0 _ C R E A T I 0 _ R D W R,0 6 0 0 )0)(a p e r r o r C/t m p/h e l 1 o .c)；。e x i t (1);c l o s e(f d)；