操作系统实训指导书.doc

1、 操作系统 实 训 指导书 （ Linux 版） 2016 年 01 月 2 前言 操作系统是计算机科学与技术专业 （ 网络 工程方向） 的一门非常重要的专业课程，操作系统是应用软件与底层硬件的桥梁 。 通俗的 说“只有搞懂了操作系统，才能真正理解计算机”。 学好操作系统课程可以提升学生应用计算机解决问题的能力，并获得开发大型复杂软件的经验。 操作系统至关重要，但学好它并不容易。 虽然 Windows 界面 友好，方便使用 ， 但是底层运行机制被有效的隐藏 ， 在很多人眼里计算机还是一个黑匣子 。 在选择教学用操作系统上颇费苦心，目前可用于教学的操作系统有 Minix, Nochos, Gee

2、kos, JOS， FreeBSD等，而 Linux 不仅是开源的，而且 资料丰富 并拥有大量的应用软件，所有我们选择了Linux 作为 实验 的平台。 本 实验 指导书参阅了很多网上的优秀资源，在此对提供这些资源的作者，表示感谢。 3 目 录 前言 . 2 1.操作系统实验概述 . 4 1.1 实验平台及工具 . 4 1.2 基本内容 . 4 1.3 考核规则 . 5 2. 系统应用实验项目 . 6 2.2 Linux 应用实验项目 2： shell 基本命令 . 8 2.3 Linux 应用实验项目 3: 文件编辑 . 10 2.5 Linux 应用实验项目 5：文件安全 . 16 2.6

3、 Linux 应用实验项目 6: 基本文件处理 . 18 2.7 Linux 应用实验项目 7：高级文件处理 . 21 2.9 Linux 应用实验项目 8：管道与 I/O 重定向 . 23 2.10 Linux 应用实验项目 9：进程 . 24 3.系统开发实验项目 . 28 3.1 Linux 进程创建 . 30 3.2 进程软中断通信 . 35 3.3 进程管道通信 . 38 4 1.操作系统 实验 概述 实践对于操作系统课程是至关重要的，但这种实践决不应该仅仅停留在某些算法的模拟实现上。就算在编程实现了一个完整的 “文件系统 ”，但如果没有和磁盘驱动、高速缓存、内存管理等模块联系在一起

4、，即使编写了大量的代码，也只是实现了某些概念（更 像 是一个数据结构课程设计），仍然不能控制可实际运行的操作系统。本 实验 指导书强调在可实际运行 的操作系统上的实践。 1.1 实验 平台及工具 1. centos 考虑到 实验 的可操作性，选择了成熟的 Linux 版本，具体平台可选择流行的 centos， centos 也许不是目前最好用的 Linux 桌面发行版，但它一定是最流行的！它最重要特点是易用，非常的易用。 2. GCC 编译器 GCC 是和 Linux 一起成长起来的编译器。 Linux 最初的版本就是由 GCC 编译的。现在GCC 也是在自由软件领域应用最广泛的编译器。所以，

5、我们也选择 GCC 作 为本 实验 的指定编译器。 3. GDB 调试器 GDB 调试器是 GCC 编译器的 兄弟。 作 为自由软件领域几乎是唯一的调试器，它秉承了 *nix 类操作系统的一贯风格，采用纯命令行操作，较类似 dos 下的 debug。关于它的使用方法请看 GDB 使用手册 。 4.cygwin cygwin 是一个在 windows 平台上运行的 unix 模拟环境，是 cygnus solutions 公司开发的自由软件。它对于学习 unix/linux 操作环境，或者从 unix 到 windows 的应用程序移植，或者进行某些特殊的开发工作，尤其是使用 gnu 工具集在

6、windows 上进行嵌入式系统开发，非常有用。要安装网络版的 cygwin，可以到 http:/，点击 “Install Cygwin Now!“。这样会先下载一个叫做 setup.exe 的 GUI 安装程序，用它能下载一个完整的 cygwin。 我们把 cygwin 的作为一个备用工具，可以通过它来练习命令行操作。 1.2 基本内容 本 实验 分 为两个阶段： 系统应用 实验 和 系统 开发 实验 。 5 表 1. 系统应用 实验 项目 编号 项目 备注 1 起步 2 Linux shell 基本命令 3 文件编辑 4 文件和文件系统结构 5 文件安全 6 基本文件处理 7 高级文件处理

7、 8 管道和 I/O 重定向 9 进程 表 2. 系统 开发 实验 项目 编号 项目 备注 1 Linux 进程创建 2 进程软中断 3 进程管道通信 1.3 考核规则 每次考核，老师会到学生所在的电脑旁，观看项目的运行结果，并进行简单的答辩。 操作 系统 实验 的成绩主要由学生所作的实践工作和取得的实验结果来定，同时辅以学生撰写的 实验 报告作为部分。因此 成绩主要考核三方面的内容： 1. 实践工作需要达到一定的量； 2. 实验内容要求得到正确、丰富的实验结果； 3. 实验 报告的撰写情况。其中前两项是考察的重点。 6 2. 系统应用 实验 项目 目前入学的计算机专业学生， 一开始便使用 W

8、indows 系统 ，以至于相当一部分学生连最常用的 DOS 命令都不知道。终端命令 脱去了“视窗”华丽的外衣，它 的高效与灵活是计算机系统引入入胜的一个特点。 系统应用 实验 以 Linux 系统的使用为主，本 实验 内 容可以和“ Linux 环境与开发”课程有效衔接，锻炼学生操纵计算机的能力 ，加深对文件系统的了解 。 本阶段安排有 11 个项目，每个项目基本都可以在 2-3 个学时内做完。 7 2.1 Linux 应用 实验 项目 1： 虚拟机环境下的 Linux 系统安装 1安装虚拟机软件 VMWare Workstation v6.5 2创建虚拟机 选择 File | New |

9、New Virtual Machine 选择 Custom 方式，并进行以下配置： 1. 虚拟机的操作系统类型（ Guest Operating System）为 Linux 2. 内存 512 MB 3. 共享网络连接 4. 创建虚拟硬盘，默认大小为 8GB，文件名 Linux.vmdk，类型 IDE 0:0 注意在 Advanced 按钮界面下选择 IDE 硬盘仿真，不要使用 SCSI 硬盘仿真。 VMWare 缺省选择为SCSI 硬盘仿真。 另外，系统自动配置 CD-ROM IDE 1:0， USB 控制器 Present， 等等 3安装 Linux 整个安装（及其其后的软件安装），只需

10、要 ubuntu 9.1 的第一张光盘 1. 从光盘启动 如果使用 .iso 光盘镜像文件，请在 VMWare 软件的虚拟机设置中，选择光盘镜像仿真 。 具体操作： 1. VMWare 中选中当前的虚拟机 2. 选择菜单 Edit | Virtual Machine Setting . 3. 在弹出的对话框中选择 Hardware 页面（缺省），在 Device 列表中选择 CD ROM 4. 在右侧 Connection 中，选择 Use ISO Image，并指定光盘镜像的位置 2. 创建（虚拟）磁盘上的分区时，选择自动创建 3. 此后，按照屏幕提示进行安装 8 2.2 Linux 应用

11、实验 项目 2： shell 基本命令 实验目的： 练习 data、 cal、 pwd 等几个常用的 Linux 命 令。 实验内容： 本实验用到的命令有： date、 cal、 pwd、 write、 alias、 up time、 man 等 1. 登录你的 Linux 系统。 2. 用命令 date 显示当前的时间，给出显示的结果。 3. 用 cal 命令显示下列年份的日历： 4、 52、 1752、 1952、 2005、 2006 a) 给出你显示以上年份年历的命令 b) 1752 年有几天，为什么？提示：在因特网上查找答案 4. 用 pwd 显示你的主目录 (home direct

12、ory)名字，给出 pwd 显示的结果。 5. 使用 write 命令和已经登录系统的一个朋友 进 行通信。 6. 使用 alias 命令显示系统中的命令的别名，给出显示的结果。 7. 使用 uptime 命令判断系统已启动运行的时间 和 当前系统中有多少登录用户， 给出显示的结果。 8. 通过因特网或 Linux 的 man 命令得到下 面 的 shell 命 令 、系统调用和库函数功 能描述及每个命令使用例子： Command Short Description Example Use touch cp mv rm mkdir rmdir ls lpr cd pwd open read w

13、rite 9 close pipe socket mkfifo system printf 9. 退出系统 10 2.3 Linux 应用 实验 项目 3: 文件编辑 实验目的： 1. 练习用 pico 编辑器编辑文本文件； 2. 练习用 vi 编辑器编辑文本文件； 3. 练习用 emacs 编辑器编辑文本文件； 实验内容： Linux 是文本驱动（ text-driven）的操作系统 ， Linux 常用的编辑器有： 文本界面下的编辑器 vi : 最令 UNIX 类操作系统初学者裹足不前的 editor,然而只要你习惯于操作，你会觉得它比任何的 editor 都好用 ， 且功能强大。 pic

14、o 或 nano :一种风格很像 Microsoft DOS 的 EDIT 的一种文本编辑器。一些发行版没有安装。 emacs： linux 编辑器，功能强大的全屏幕编 辑 器。 命令行方式建议使用 emacs 或 vi 图形界面的编辑器 emacs 编程编辑器 gedit 全屏幕文本编 辑程序 1. 登录你的 Linux 系统。 2. pico 文本编辑器的使用： a. 在 shell 提示符下， 输 入 pico 并按 键； b. 在 pico 的文本区，将光标置于首行并输入文字： This is txet that I have enteres on a lioe in the pico

15、 editor. 按 键和方向键来修正拼写错误； c. 按三次 键； d. 输入： This is a line of text three lines down from the first line. e. 按 键； f. 在 File Name To Write 提示后输入 linespaced， 并按 键； g. 按下 键回到 shell 提示符下； h. 在 shell 提示符下 输 入 more linespaced 并按 键。 以上步骤完成后，屏幕上看到了什么？ 3. 运行 pico 并创建带有 3 行文本的一个文件 。 然 后 ， 使用 pico 的剪切和粘贴功 能来复制这 3 行，使 该文件包含 9 行文本。以 prob3 为文件名保存该文件。