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1、基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 1 页计算机操作系统课程实验实验授课计划序号 实验项目学时要求实验类型实验要求 实验时间1认识 Linux 系统；Vi 编辑器、编译工具 gcc 的使用 2必修验证上机练习 1-2 周2 进程控制 2必修验证运行命令、例程并分析结果3-4 周3银行家算法的模拟实现 4必修综合编程并运行通过5-8 周4 Linux 内存管理 2必修验证运行命令、例程并分析结果9-10 周5页面置换算法的模拟实现（存储管理）2必修综合编程并运行通过11-12 周6Linux 设备管理、Linux 文件管理 4选修验证运行命令、例程并分析结果13-14 周基于 L
2、inux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 2 页实验 一：认识 Linux 系统【实验目的】了解 Linux 的启动过程;了解 Linux 文件的组织结构;熟悉 X Window 环境;熟练掌握Linux 常用命令。【准备知识】登录 Linux 是一个多用户多任务操作系统，多个用户可以拥有自己独立的用户账号登录提示：Red Hat Linux release 6.0 (Hedwing)Kernel 2.2.5-15 on an i686Login:此时输入用户户名（账号）并键入回车，则系统显示“passward” 。在输入密码和回车。登录后：roothawk/root#表示是按 root 方
3、式登录,$表示是普通用户。Linux 大小写敏感，用“-” 加参数zlinux:# ls FHowTo/ HowToMin/ linux nag/ sag/获取帮助：Linux 带有联机手册，可以用 man 命令来阅读Zlinux:$ man ls虚拟终端 Linux 可有多个用户登录到同一个计算机，但一般微机只有一个终端难以体现。可以使用多个虚拟终端，用 Alt+F1、 Alt+F2 等来切换。退出系统 在停止使用系统时，要退出系统。具体方法：exit 或 logout，或 Ctrl+D关机 如果没有用户在使用系统，可以关机。但是不能直接关闭电源，而要按正常顺序关机。一般用户是不能关机的，只
4、有 root 用户可以关机。方法：可以使用 halt 或 shutdown 命令，也可以同时键入 Ctrl+Alt+Del。Windows 虚拟机环境：登录到系统点击桌面“VMware”图标 Vmware Workstation 窗口 CommandsStart this virtual machine进入 fedora 后，用户名： root口 令：【实验内容】(1) 熟悉开机、登录、退出、关机步骤。(2) 查看并记录所在机器 Linux 操作系统目录结构，特别是源代码所在的目录及文件。基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 3 页(3) 常用命令练习1 注销（退出）系统：log
5、out 或 exit2练习使用命令 ls（注意 Linux 命令区分大小写。 ）使用 ls 查看当前目录内容；使用 ls 查看指定目录内容，如 /目录，/etc 目录使用 ls all 查看当前目录内容；使用 dir 查看当前目录内容3使用 cd 改变当前目录cd . 回到上层目录 ；cd / 回到根目录4pwd 显示当前路径 5建立目录 mkdirmkdir 目录名 ； mkdir /home/s2001/newdir 6删除目录：rmdir；7复制文件 cp： 如 cp 文件名 1 文件名 28移动文件或目录: mv 9删除文件 rm10. 显示文件内容：more (分页显示); 11.
6、显示文件：cat 文件名 建立文件：cat 文件名，ctrl+d 结束输入 (4) 启动 X WINDOW ，熟悉窗口界面环境。基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 4 页实验二：Vi 编辑器、 编译工具 gcc 的使用【实验目的】熟练使用 Linux 的 Vi 编辑器;掌握 Linux 编译工具 gcc 的使用方法。【准备知识】设计程序需要一个环境编辑和编译器。Linux 的 Vi 为一个编辑器，gcc 是 C 的编译器。由他们实现源文件的的编辑和目标文件的编译执行。【实验内容】1 练习使用 Linux 编辑器 Vi，为今后输入源程序做准备。2 学习并掌握 Linux 编译工具
7、 gcc 的使用方法【实验指导】使用编辑器 vi 编辑文件1. 进入 linux 的文本模式之后，在命令行键入 vi filename.c 然后回车。下面作一些简单的解释：首先 vi 命令是打开 vi 编辑器。后面的 filename.c 是用户即将编辑的 c 文件名字，注意扩展名字是.c；当然，vi 编辑器功能很强，可以用它来编辑其它格式的文件，比如汇编文件，其扩展名字是.s；也可以直接用 vi 打开一个新的未命名的文件，当保存的时候再给它命名，只是这样做不很方便。2. 最基本的命令 I ：当进入刚打开的文件时，不能写入信息，这时按一下键盘上的 I键（insert） ，插入的意思，就可以进入
8、编辑模式了。如下图所示： 3. a 与 i 是相同的用法4. 当文件编辑完后，需要保存退出，这时需要经过以下几个步骤：1）按一下键盘上的Esc 键；2）键入冒号(：) ，紧跟在冒号后面是 wq（意思是保存并退出） 。如果不想保存退出，则在第二步键入冒号之后，键入！q（不带 w，机尾部保存） 。如下图所基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 5 页示：5. 退出 vi 编辑器的编辑模式之后，要对刚才编写的程序进行编译。编译的命令是：gcc filename.c -o outputfilename，其中 gcc 是 c 的编译器。参数： filename.c 是刚才编辑的 c 文件（当
9、然也可以是以前编写好的 c 文件） ；后面中括号里面的参数是可选的，它是一个输出文件。如果不选，默认的输出文件是 a.out ，选了之后输出文件就是outputfilename.out6. 最后一步是运行程序，方法如下：./outputfilename.out基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 6 页实验三：进程控制【实验目的】（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。（2）进一步认识并发执行的实质。（3）分析进程竞争资源现象，学习解决进程互斥的方法。【准备知识】（1）阅读Linux的sched.h源文件，加深对进程管理概念的理解。（2）阅读Linux的fork.c源文
10、件，分析进程的创建过程。（3）fork()函数：创建一个新进程int fork()其中返回int取值意义如下：0：创建子进程，从子进程返回的id值大于 0：从父进程返回的子进程id值【实验内容】（1）进程的创建编写一段源程序，使系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”;子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。（2）进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。【思考】（1）系统是怎样
11、创建进程的？（2）可执行文件加载时进行了哪些处理？（3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？【实验指导】1进程的创建任务编写一段程序，使用系统调用 fork( )创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符；父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c” 。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。程序#include基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 7 页main()int p1=0,p2=0;if(p1 =fork() /*子进程创建成功*/putchar(b);else if(p2=fork() /*子进
12、程创建成功*/putchar(c);else putchar(a); /*父进程执行*/bca(有时会出现 bac)分析：从进程执行并发来看，输出 bac,acb 等情况都有可能。原因：fork()创建进程所需的时间多于输出一个字符的时间，因此在主进程创建进程 2 的同时，进程 1 就输出了“b” ，而进程 2 和主程序的输出次序是有随机性的，所以会出现上述结果。2进程的控制修改已编写好的程序，将每个程序的输出由单个字符改为一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析其原因。如果在程序中使用系统调用 lockf()来给每个程序加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。程序#inc
13、ludemain()int p1,p2,i;if(p1=fork()for(i=0;i(称为序列为安全序列)，为每个进程分配所需的资源，直至最大需求，使得每个进程都能顺利完成。 二、银行家算法假设在进程并发执行时进程 i 提出请求 j 类资源 k 个后，表示为 Requestij=k。系统按下述步骤进行安全检查：（1）如果 RequestiNeedi 则继续以下检查，否则显示需求申请超出最大需求值的错误。（2）如果 RequestiAvailable 则继续以下检查，否则显示系统无足够资源，Pi 阻塞等待。（3）系统试探着把资源分配给进程 Pi，并修改下面数据结构中的数值：Availablej
14、=Availablej-Requestij;Allocationi,j=Allocationi,j+Requestij;Needi,j=Needi,j-Requestij;（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。若安全，才正式将资源分配给进程 Pi，以完成本次分配；否则， 将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程 Pi 等待。三、安全性算法（1）设置两个向量： 工作向量 Work: 它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它含有m 个元素，在执行安全算法开始时，Work=Available; Finish: 它表示系统是否有足够的资源分配给进程
15、，使之运行完成。开始时先做Finishi=false; 当有足够资源分配给进程时， 再令 Finishi=true。（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： Finishi=false; Needi,jWorkj ； 若找到， 执行步骤(3)， 否则，执行步骤(4)。（3）当进程 Pi 获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：基于 Linux 的操作系统实验系统 吴强编写 第 10 页 Workj=Work i+Allocationi,j; Finishi=true; go to step 2; （4）如果所有进程的 Finishi=true 都满足， 则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。【实验指导】参考实验步骤如下：（1）参考图 1-1 所示流程图编写安全性算法。（2）编写统一的输出格式。每次提出申请之后输出申请成功与否的结果。如果成功还需要输出变化前后的各种数据，并且输出安全序列。（3）参考图 1-2 所示流程图编写银行家算法。（4）编写主函数来
