操作系统课程设计proc文件系统
操作系统课程设计实验报告(以Linux为例)
目录目录 0一、实验环境 (1)二、实验报告总体要求 (1)实验一编译L INUX内核 (2)实验二观察L INUX行为 (6)实验三进程间通信 (13)一、实验环境Linux平台◆硬件平台：普通PC机硬件环境。
◆操作系统：Linux环境，例如，红旗Linux或Red Hat Linux；启动管理器使用GRUB。
◆编译环境：伴随着操作系统的默认gcc环境。
◆工作源码环境：一个调试的内核源码，版本不低于2.4.20。
二、实验报告总体要求在2013年11月25日前提交实验报告。
实验报告至少要求包含以下内容：1.引言：概述本次实验所讨论的问题，工作步骤，结果，以及发现的意义。
2.问题提出：叙述本篇报告要解决什么问题。
注意不可以抄写实验要求中的表述，要用自己的话重新组织我们这里所提出的问题。
3.解决方案：叙述如何解决自己上面提出的问题，可以用小标题 3.1,3.2…等分开。
这是实验报告的关键部分，请尽量展开来写。
注意，这部分是最终课程设计的基本分的部分。
这部分不完成，本课程设计不会及格。
4.实验结果：按照自己的解决方案，有哪些结果。
结果有异常吗？能解释一下这些结果吗？同别人的结果比较过吗？注意，这部分是实验报告出彩的地方。
本课程设计要得高分，应该在这部分下功夫。
5.结束语：小结并叙述本次课程设计的经验、教训、体会、难点、收获、为解决的问题、新的疑惑等。
6.附录：加了注释的程序清单，注释行数目至少同源程序行数目比1：2，即10行源程序，至少要给出5行注释。
操作系统课程设计实验报告实验一编译Linux内核实验时间6小时实验目的认识Linux内核的组成，掌握配置、编译、安装Linux内核的步骤。
实验目标下载2.6.19或更新的Linux内核，配置该内核使其支持NTFS，并在新的内核中修改其版本为Linux NameTestKernel x.x.x，其中，Name是你的名字（汉语拼音）；x.x.x是新内核的版本号，最后在你的机器上编译安装这个新内核。
linux proc文件夹介绍
/proc/stat 所有的CPU活动信息
/proc/sysrq-trigger 使用echo命令来写这个文件的时候，远程root用户可以执行大多数的系统请求关键命令，就好像在本地终端执行一样。要写入这个文件，需要把/proc/sys/kernel/sysrq不能设置为0。这个文件对root也是不可读的
/proc/irq 中断请求设备信息
/proc/net 网卡设备信息
/proc/scsi scsi设备信息
/proc/tty tty设备信息
/proc/net/dev 显示网络适配器及统计信息
/proc/vmstat 虚拟内存统计信息
/proc/vmcore 内核panic时的内存映像
除了以上介绍的这些，还有的是一些以数字命名的目录，它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程都有对应的一个目录在/proc下，以进程的 PID号为目录名，它们是读取进程信息的接口。而self目录则是读取进程本身的信息接口，是一个link。
2. 子文件或子文件夹
/proc/buddyinfo 每个内存区中的每个order有多少块可用，和内存碎片问题有关
/proc/kcore 代表系统的物理内存，存储为核心文件格式，里边显示的是字节数，等于RAM大小加上4kb
/proc/kmsg 记录内核生成的信息，可以通过/sbin/klogd或/bin/dmesg来处理
/proc/loadavg 根据过去一段时间内CPU和IO的状态得出的负载状态，与uptime命令有关
Linux下/proc目录简介
1. /proc目录
Linux 内核提供了一种通过 /proc 文件系统，在运行时访问内核内部数据结构、改变内核设置的机制。proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。
操作系统课程设计
操作系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本概念、功能、类型和结构，掌握操作系统的五大核心功能模块（处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口）；2. 掌握操作系统的发展历程、主要操作系统（如Windows、Linux、Mac OS）的特点及应用场景；3. 了解操作系统的设计与实现原理，包括进程管理、内存管理、设备管理、文件系统等关键技术；4. 学会使用操作系统提供的命令行或图形界面进行基本的系统操作与维护。
技能目标：1. 培养学生对操作系统的实际操作能力，能够熟练使用至少一种操作系统进行日常管理与维护；2. 培养学生运用操作系统原理解决实际问题的能力，如分析系统性能、诊断故障、优化配置等；3. 提高学生的编程能力，使其能够编写简单的系统程序或脚本，实现特定功能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统的兴趣，激发学生学习计算机科学的热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其在讨论、分析、解决问题的过程中学会倾听、交流、协作；3. 培养学生具备良好的信息素养，关注操作系统领域的最新发展，增强信息安全意识。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业（或相关领域）的必修课，具有较强的理论性和实践性。
学生特点：学生已具备一定的计算机基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但可能对操作系统原理的理解和应用尚有不足。
教学要求：注重理论与实践相结合，以案例驱动、任务导向的方式进行教学，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握操作系统的基本原理，提高实际应用水平，为后续专业课程学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的基本概念、功能、类型，比较不同操作系统的特点，分析操作系统的发展趋势。
教材章节：第一章 操作系统概述2. 进程与线程管理：讲解进程与线程的概念、状态与转换，进程调度算法，同步与互斥，死锁与饥饿问题。
教材章节：第二章 进程管理3. 存储管理：介绍内存分配与回收策略，虚拟内存技术，页面置换算法，内存保护机制。
《操作系统》课程设计
《操作系统》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握操作系统的基本概念，包括进程、线程、内存管理、文件系统等核心知识；2. 了解操作系统的历史发展，掌握不同类型操作系统的特点及使用场景；3. 掌握操作系统的性能评价方法和常用的调度算法。
技能目标：1. 培养学生运用操作系统知识解决实际问题的能力，如分析系统性能瓶颈、优化系统资源分配等；2. 培养学生具备基本的操作系统编程能力，如进程创建、线程同步、文件操作等；3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，通过小组讨论和项目实践，学会共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统学科的兴趣，激发学生的学习热情，使其形成积极向上的学习态度；2. 培养学生具备良好的信息素养，尊重知识产权，遵循法律法规；3. 培养学生的创新精神和批判性思维，敢于质疑、勇于探索，形成独立思考的能力。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业的核心课程，旨在让学生掌握操作系统的基本原理和实现方法，提高学生的系统分析和编程能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础和计算机系统知识，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，通过案例分析和项目实践，帮助学生将所学知识内化为具体的学习成果。
在教学过程中，关注学生的学习进度和反馈，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的定义、发展历程、功能、类型及特点，对应教材第一章内容。
- 操作系统的起源与发展- 操作系统的功能与类型- 操作系统的主要特点2. 进程与线程：讲解进程与线程的概念、状态、调度算法，对应教材第二章内容。
- 进程与线程的定义与区别- 进程状态与转换- 进程调度算法3. 内存管理：分析内存管理的基本原理、策略和技术，对应教材第三章内容。
- 内存分配与回收策略- 虚拟内存技术- 页面置换算法4. 文件系统：介绍文件系统的基本概念、结构、存储原理，对应教材第四章内容。
操作系统课程设计-一个简单的文件系统的详细设计
计算机系课程设计实验报告课程名称操作系统课程设计实验学期 2012 至 2013 学年第 1 学期学生所在系部计算机与信息管理系年级 2010 专业班级计算机001班学生姓名学号任课教师实验成绩计算机系制一个简单的文件系统的详细设计一、实验目的（1）阅读并调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。
从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。
（2）了解设计一个n个用户的文件系统，每个用户可以保存M个文件。
用户在一次运行中只能打开一个文件，对文件必须设置保护措施，且至少有create、delete、open、close、read、write等命令。
二、实验要求1、阅读所给文件系统源程序，并加注释（注释量达60%），2、修改、完善该系统，画出所设计的文件系统的详细流程图。
三、文件系统功能设计1. 功能设计该文件系统是一个多用户、多任务的文件系统。
对用户和用户的文件数目并没有上限。
也就是说该系统允许任何用户申请空间，而且在其目录下的文件数目并不做任何的限制。
该系统可以支持的操作命令如下：①bye——用户注销命令。
当使用该命令时，用户退出系统，注销该用户功能设计并回到登陆界面。
命令格式：bye②close——删除用户注册信息命令。
执行该命令后，用户在系统中的所有信息，包括该用户目录下的所有文件都被删除。
命令执行完成后返回登陆界面。
命令格式：close③create——在当前目录下创建一个文件，且该文件不能跟当前已有的文件重名。
该文件的管理信息登记在用户文件信息管理模块中。
执行完该命令后回到执行命令行。
命令格式：create>file1其中：“>”符为提示符，file1为要创建的文件名。
④delete——删除当前用户目录下的一个文件，命令执行完毕返回至命令行。
命令格式：delete>file1其中：file1为要删除的文件名。
⑤list——显示当前注册目录下的所有文件信息，包括文件名、文件长度、文件操作权限。
proc 文件系统
该函数将创建一个目录，父目录为parent。
proc文件系统的编程接口
删除节点（文件或者目录）remove_proc_entry()
void remove_proc_entry ( const char *name, struct proc_dir_entry *parent)
该函数将删除一个proc节点（按文件名删除）。
proc文件系统的编程接口
以上五个创建节点的函数在内核中的实现流程：
通过proc_create为结构申请空间，并进行一些初始化工 作。 proc_register则进一步填写结构中的域。并完成注册工作
删除节点的函数在内核中的实现流程：
则是先调用clear_bit和proc_kill_inodes，注销inode结构 ，如果引用数为0，则调用free_proc_entry释放结构对应 的空间；否则置一个删除标志，不释放空间
proc文件系统的编程接口
创建设备文件proc_mknod()
struct proc_dir_entry *proc_mknod( const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *paren建一个名字为name的设 备文件，文件类型和权限为mode，设备号为rdev 。
操作系统 课程设计
proc 文件系统
proc
proc 文件系统是 Linux 中的特殊文件系统，提供 中的特殊文件系统， 给用户一个可以了解内核内部工作过程的可读窗 口，在运行时访问内核内部数据结构、改变内核 在运行时访问内核内部数据结构、 设置的机制。 设置的机制。
保存系统当前工作的特殊数据，但并不存在于任何物 理设备中； 对其进行读写时，才根据系统中的相关信息即时生成 ；或映射到系统中的变量或数据结构； proc 被称为‘伪文件系统’； 其挂接目录点固定为/proc； ‘man proc’ 进行了详细说明。
操作系统课程设计Linux
操作系统课程设计Linux一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Linux操作系统的核心概念、原理和应用技能。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解操作系统的基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统和输入/输出系统。
2.掌握Linux操作系统的安装、配置和管理方法。
3.熟练使用Linux命令行界面，进行日常操作和系统管理。
4.掌握Linux常用命令、 shell脚本编写和系统监控工具的使用。
5.了解Linux操作系统在服务器、嵌入式设备和云计算等领域的应用。
二、教学内容本课程的教学内容分为五个部分：1.操作系统概述：介绍操作系统的定义、功能和分类，以及Linux操作系统的历史和发展。
2.进程管理：讲解进程的基本概念、进程控制、进程同步和互斥、死锁及其解决方法。
3.内存管理：介绍内存分配与回收策略、内存保护、虚拟内存和分页分段机制。
4.文件系统：讲解文件和目录结构、文件访问控制、文件系统性能优化和磁盘空间分配策略。
5.输入/输出系统：介绍I/O设备管理、中断和DMA机制、设备驱动程序和I/O调度策略。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：教师讲解操作系统的核心概念和原理，引导学生掌握基本知识。
2.讨论法：学生针对实际案例和问题进行讨论，培养学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：分析Linux操作系统的实际应用案例，使学生了解操作系统的应用场景。
4.实验法：安排实验室课时，让学生亲自动手进行系统安装、配置和调试，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的Linux操作系统教材，如《Linux操作系统原理与应用》。
2.参考书：提供相关的学术论文、技术博客和在线文档，供学生拓展阅读。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频和演示文稿，辅助学生理解和记忆。
4.实验设备：提供Linux服务器、虚拟机和实验室环境，让学生进行实际操作。
操作系统内核课程设计
操作系统内核课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解操作系统内核的基本概念、结构和功能，掌握操作系统的进程管理、内存管理、文件系统等核心模块的工作原理。
2. 使学生掌握操作系统内核编程的基本方法，学会使用相关工具和接口进行系统调用和驱动程序开发。
3. 帮助学生了解操作系统安全性、稳定性的重要性，掌握基本的系统调试和优化技巧。
技能目标：1. 培养学生具备分析操作系统内核源代码的能力，能够阅读和理解常见的操作系统内核模块。
2. 培养学生具备设计、编写和调试简单的操作系统内核模块的能力，能够实现特定功能并进行性能优化。
3. 提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够针对具体场景提出合理的操作系统内核设计方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱操作系统内核技术，树立积极探索、持续学习的信念。
2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题，形成良好的沟通与协作能力。
3. 引导学生关注操作系统内核技术的发展趋势，认识到技术进步对社会发展的重要性，树立社会责任感。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课。
在教学过程中，需充分考虑学生的认知特点，注重理论与实践相结合，引导学生主动探究、动手实践。
通过本课程的学习，期望学生能够掌握操作系统内核的基本知识和技能，为未来从事相关领域的研究和工作打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容围绕以下三个方面展开：1. 操作系统内核基础理论- 深入讲解操作系统内核的基本概念、结构、功能和设计原理。
- 分析进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等核心模块的工作机制。
2. 操作系统内核编程实践- 介绍操作系统内核编程的基本方法，包括系统调用、驱动程序开发等。
- 结合教材示例，指导学生阅读和分析操作系统内核源代码。
教学大纲安排：1）第1-4周：操作系统内核基础理论2）第5-8周：进程管理、内存管理编程实践3）第9-12周：文件系统、设备管理编程实践3. 操作系统内核优化与调试- 讲解操作系统内核安全性、稳定性方面的知识，分析常见漏洞和防护措施。
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得到有用的系统/内核信息
proc 文件系统可以被用于收集有用的关于系统和运行中 的内核的信息。下面是一些重要的文件：
• • • • • • • • /proc/cpuinfo - CPU 的信息 (型号, 家族, 缓存大小等) /proc/meminfo - 物理内存、交换空间等的信息 /proc/mounts - 已加载的文件系统的列表 /proc/devices - 可用设备的列表 /proc/filesystems - 被支持的文件系统 /proc/modules - 已加载的模块 /proc/version - 内核版本 /proc/cmdline - 系统启动时输入的内核命令行参数
操作系统 课程设计
proc 文件系统
proc
• proc 文件系统是 Linux 中的特殊文件系统，提供 给用户一个可以了解内核内部工作过程的可读窗 口，在运行时访问内核内部数据结构、改变内核 设置的机制。
保存系统当前工作的特殊数据，但并不存在于任何物
理设备中；
对其进行读写时，才根据系统中的相关信息即时生成；
• 同学们在实验课程中重新编译过 Linux 内核， 有些同学可能会发现在内核的配置过程中，有 很多设备驱动程序和其他内核元素都被编译成 了模块。如果一个驱动程序被直接编译到了内 核中，那么即使这个驱动程序没有运行，它的 代码和静态数据也会占据一部分空间。但是如 果这个驱动程序被编译成一个模块，就只有在 需要内存并将其加载到内核时才会真正占用内 存空间。有趣的是，对于 LKM 来说，我们不 会注意到有什么性能方面的差异，因此这对于 创建一个适应于自己环境的内核来说是一种功 能强大的手段，这样可以根据可用硬件和连接 的设备来加载对应的模块。
proc 中的文件远不止上面列出的这么多。想要进一步了 解，可以对 /proc 的每一个文件都'more'一下。
一个系统的CPU信息，十分清楚地给出了这个系统的有用的硬件信息。
有关运行中的进程的信息
/proc 文件系统可以用于获取运行中的进程的信息。在 /proc 中有一些编号的子目录。每个编号的目录对应一个 进程 id (PID)。这样，每一个运行中的进程 /proc 中都有 一个用它的 PID 命名的目录。这些子目录中包含可以提 供有关进程的状态和环境的重要细节信息的文件。让我们 试着查找一个运行中的进程，见下页。
作业1
• 编写一个程序，用来读取和修改内核参数（任意参数 即可，不涉及到内核编程，只需要使用标准C库中的 函数）。
构建可加载内核模块
• 可加载内核模块（LKM）是用来展示 /proc 文件系统的 一种简单方法，这是因为这是一种用来动态地向 Linux 内 核添加或删除代码的新方法。LKM 也是 Linux 内核中为 设备驱动程序和文件系统使用的一种流行机制。
……
通过 /proc 与内核交互
上面讨论的大部分 /proc 的文件是只读的。而实际上 /proc 文件系统通过 /proc 中可读写的文件提供了对内核 的交互机制。写这些文件可以改变内核的状态，因而要慎 重改动这些文件。 /proc/sys 目录存放所有可读写的文件的目录，可以被用 于改变内核行为。 /proc/sys/kernel - 这个目录包含通用内核行为的信息。 /proc/sys/kernel/{domainname, hostname} 存放着机 器/网络的域名和主机名。这些文件可以用于修改这些名 字。
构建可加载内核模块（续）
proc文件系统的编程接口
• 前面学习了proc文件系统的基本概念。本次实验 将编写一个可加载内核模块（LKM）。通过加载 模块，在/proc目录下增加若干个文件，用户对文 件的读写都由模块进行处理。 • /proc目录下的文件属于一种特殊的文件，必须用 特定的方法创建和删除 • proc 文件系统的编程接口比较好记，大部分函数 是VFS函数名前面加上一个”proc_”
有关运行中的进程的信息
“cmdline”启动当前进程的完整命令，但僵尸进程目录中的此文件不包含任何信息。 “environ” 进程的环境变量。 “exe”指向运行的进程的可执行程序。 “mem “当前进程所占用的内存空间，由open、read和lseek等系统调用使用，不 能被用户读取。 “cwd”是指向进程当前工作目录的符号链接。 “fd”包含指向进程使用的文件描述符的链接。 “root”指向被这个进程看作是根目录的目录 (通常是“/”)。 “status” 是进程的状态信息，包括启动进程的用户的用户ID (UID) 和组ID(GID) ， 父进程ID (PPID)，还有进程当前的状态，比如“Sleelping”和“Running”。每个 进程的目录都有几个符号链接。
通过 /proc 与内核交互
这样，通过修改 /proc 文件系统中的文件，可以修改主 机名或者文件系统的可分配文件句柄的最大数值等等。 很多其他可配置的文件存在于 /proc/sys/kernel/。 比如要修改共享内存上限大小，可在/proc/sys/kernel/ shmmax文件中修改。 这里不可能列出所有这些文件，同学们可以自己去这个 目录查看以得到更多细节信息。
或映射到系统中的变量或文件系统’； proc’ 进行了详细说明。
其挂接目录点固定为/proc； ‘man
proc
• /proc 的文件可以用于访问有关内核的状态、计 算机的属性、正在运行的进程的状态等信息。大 部分 /proc 中的文件和目录提供系统物理环境最 新的信息。它们实际上并不存在磁盘上，也不占 用任何空间。（用ls –l 可以显示它们的大小）当 查看这些文件时，实际上是在访问存在内存中的 信息，这些信息用于访问系统。 • 尽管 /proc 中的文件是虚拟的，但它们仍可以使 用任何文件编辑器或像'more', 'less'或 'cat'这 样的程序来查看。当编辑程序试图打开一个虚拟 文件时，这个文件就通过内核中的信息被凭空地 (on the fly) 创建了 。