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1、操作系统原理课内实验指导书实验一：用户接口实验准备知识 为了使用户通过操作系统完成各项管理任务，操作系统必须为用户提供各种接口来实现人机交互。经典的操作系统理论将操作系统的接口分为控制台命令和系统调用两种。前者主要提供给计算机的操作人员对计算机进行各种控制；而后者则提供个程序员，使他们可以方便地使用计算机的各种资源。1. 控制台命令接口操作系统向用户提供一组控制台命令，用户可以通过终端输入命令的方式获得操作系统的服务，并由此来控制自己作业的运行。一般来讲，控制台命令应该包含：一组命令、终端处理程序以及命令解释程序。1) bash的由来 当登录Linux或者打开一个xterm时，当前默认的she
2、ll就是bash。Bash是GNU Project的shell。GNU Project是自由软件基金会（Free Software Foundation）的一部分。它对Linux下的许多编程工具负责。Bash（Bourne Again Shell）是自由软件基金会发布的Bourne shell的兼容程序。它包含了其他有些shell的许多良好的特性，功能非常的全面。很多Linux版本都供bash。2) bash的大致原理 bash处理自己的脚本时，先找到需要处理的命令名称，进而在当前用户的默认命令目录中找到对应的命令，这些默认目录一般是/usr/bin、/bin或 /sbin。在执行这些命令时，
3、先使用进程创建系统调用fork（），在使用exex（）来执行这些命令。3) 建立bash脚本 编辑文件 可以用最熟悉的编辑器来编辑这个文本文件，比如文件名为script，在shell下输入： $ vi script #! /bin/bash Echo Hello World! 然后保存，退出。 测试脚本。使用指令：$ source script 更改脚本属性使用指令：$ chmod a+x script将脚本程序设置为可执行。 执行脚本 使用指令：$ ./script4) 关键字参考Echo 在终端上显示Bash 特殊变量19，保存当前进程或脚本的前9个参数。Ls 列举文教案Wc 统计数量Fu
4、nction 定义函数2系统调用 系统调用是操作系统为程序员提供的接口服务。使用系统调用，程序员可以更充分的利用计算机资源，使编写的程序更加灵活，功能更加强大。程序员在对系统充分了解的情况下甚至可以订做系统调用，实现那些非专业程序员所难以实现的功能。1) 添加源代码第一个任务是编写添加到内核的源程序，即添加到内核文件中的一个函数。该函数的名称应该是在新的系统调用名称之间前加上sys_标志。假设新加的系统调用为foo（），功能为原值返回输入的整型数。格式为int foo（int iNumber），返回的值就是出入的参数。在/usr/src/linux/kernel/sys.c文件中添加源代码，如
5、下所示：Asmlinkage int sys_foo（int x） printf（“%dn”,x）;注意：目录“/usr/src/linux“是linux各个版本的统称，它因系统内核的版本不同而名称不同。例如，当前操作系统是Linux7.1器内核四Linux-2.4.2,所以在”usr/src”目录下有两个文件：Linux-2.4和Linux-2.4.2,其中Linux-2.4是Linux-2.4.2的连接文件，程序员可以进入任何一个目录，它对内核的修改都是一样的。2) 连接新的系统调用添加新的系统调用之后，下一个任务是让Linux内核的其余部分知道该程序的存在。为了从已有的内核程序中增加新函
6、数的链接，需要进行下面的操作：（1） 进入目录/usr/src/linux/include/asm-i386/，打开文件unistd.h。这个文件包含了系统调用的清单，用来给每个系统调用分配一个唯一的号码。系统调用号的定义格式如下： #define_NR_name NNN其中，name以系统调用名称代替，而NNN是该系统调用对应的号码，应该将新的系统调用名称放到清单的最后，并给它分配已经用到的系统调用号后面的一个号码，比如： #define _NR_foo 222以上的系统调用号便是222。Linux内核自身用的系统调用号已经用到了221了。如果读者还要自行增加系统调用，就必须从223开始。（
7、2） 进入/usr/src/linux/arche/ i386/kernel/,打开文件entry.S。该文件中有类似下面的清单： ENTRY（sys_call_table） .long SYSMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .long SYSMBOL_NAME(sys_exitl) .long SYSMBOL_NAME(sys_fork) . 在该表的最后加上： .long SYSMBOL_NAME(sys_foo)3) 重新编译内核为了使新的系统调用生效，需要重建Linux的内核，首先必须以root的身份登录。进入目录：/usr/src/linux/，重建内核：root
8、linuxserver root#make menuconfig /配置新内核rootlinuxserver root#make dep /创建新内核rootlinuxserver root#make moduless_install /加入模块rootlinuxserver root#make clean /清楚多余创建的文件rootlinuxserver root#make bzImage /生成可执行内核引导文件4) 使用新编译的内核cp a /usr/src/linux-2.4.2/arch/i386/boot/bzImage/boot5) 重新配置/etc/lilo.conf文件使用
9、vi编辑器编辑/etc/lilo.conf文件： vi /etc/lilo.conf 在其中加入如下几行： Image=/boot/baImage #启动内核的位置，即自己#新配置的内核所在目录 label = xhlinux #给内核起一个名称，配#置完成，重新启动的时候，#会显示这个名称 read_only #定义新的内核为只读root=/dev/hda5 #定义硬盘的启动位置为#/dev/hda5，在该设计中没有变#仿照以前内核引导位置，不 #用修改，用以前的就可以了6) 重启系统完成以上配置后，重新启动系统进入自己的新系统实验指导1.控制台命令接口实验指导1) 查看bash版本 在sh
10、ell提示符下输入： $echo $BASH_VERSION2) 编写bash脚本：统计/my目录下c语言文件的个数通过bash脚本，可以有多种方式实现这个功能，而使用函数是其中个一个选择。在使用函数之前，必须先定义函数。（1）进入自己的工作目录，用vi编写名为count的文件 cd /home/student #在home/student目录下编程vi count 下面是脚本程序： #! /bin/bashfunction countecho n Number of matches for $1: #接收程序的第一个参数ls $1|wc l #对子程序的第一个参数所在的目录进行操作 （2）执
11、行 将count文件复制到当前目录下，然后在当前目录下建立文件夹my： mkdir my3) cd myvi 1.c #在my目录下建立几个c文件,以便用来进行测试.cd .chmod +x countcount ./my/*.c 2. 系统调用实验指导1) 编程调用一个系统调用fork（） 在应用程序中调用系统调用fork（）非常简单，下面的程序可以很清楚的显示出有fork（）系统调用生成了子进程，而产生的分叉作用：# include int main()int iUid;iUid=fork();if(iUid=0)for(;) printf(This is parent.n); sleep
12、(1); if(iUid0)for(;) printf(This is child.n);sleep(1);if(iUid0) printf(Can not use system call.n);return 0; 下面是可能得到的一种结果： this is child.this is parent.this is child.this is parent.this is parent.this is child.this is child.this is parent.this is parent.this is child.this is child.this is parent.this
13、 is parent.this is child. 2) 编程调用创建的系统调用foo（）foo（）是本实验系统设计者自行添加的一个简单的系统调用。其实现过程在前面一进介绍了，它的功能很简单，就是向标准输出一个特定的整数。程序test.c如下：#include #include _syscall1(char*,foo,int,ret)main()int I,J;I=100;J=0;J=foo(I);printf(This is the result of new kerneln);printf(%d,j); 程序编译：gcc o I /usr/src/linux-2.4.2/include t
14、est.c 注意：由于需要引入内核头文件unistd.h，不能简单的用普通的编译命令，而应该这样设置参数。运行测试程序 ./test解释：当函数还没有定义在内核中时，如果运行以上程序，系统将显示一个未定义的值-1，而在内核中定义了以后，系统将显示100.说明我们内核添加系统调用已经成功。3) 创建系统调用mycall（），实现功能：显示字符串到屏幕上。（1）编写系统调用相应的函数 在/usr/src/linux/kernel/sys.c文件中添加如下代码： asmlinkage void mycall(char *str) printk(%sn,str); 注意：在上面的例子中，有一个很少见的特殊函数printk（），它的功能与printf（）类似。之所以不用printf（）的原因在于，它不是内核
