计算机基于Linux的操作系统实验指导书.docx

计算机操作系统课程实验实验授课计划实验一：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：[root@hawk/root]##表示是按root方式登录,$表示是普通用户。

Linux大小写敏感，用加参数zlinux:~# Is -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 Is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+Fl、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---- >Commands ------ >Start this virtual machine进入fedora后，用户名：root口令：123456【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。

(3)常用命令练习1.注销（退出）系统：logout或exit2.练习使用命令Is （注意Linux命令区分大小写。

）使用Is查看当前目录内容；使用Is查看指定目录内容，如/目录，/etc目录使用Is -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4.pwd显示当前路径5・建立目录mkdirmkdir 目录名；mkdir /home/s2001/newdir6.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:mv9.删除文件rm10.显示文件内容：more （分页显示）；11.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。

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一编辑和编译器o 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 filenames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filenames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，就可以进入编辑模式了。

如下图所示：na in（）｛2,26-33 全部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）。

如下图所示：ns in(){pr intln(*tfc* I Io uorId!*): }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：gccfilenames [-o outputfilename],其中gcc 是c 的编译器。

参数：filenames 是刚才编辑的c 文件（当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, out.6.最后一步是运行程序，方法如下：./outputfilename.out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” o试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。

〈程序〉#include<stdio.h>main() {int pl=0,p2=0;if(pl =fork())putchar(b); else {if(p2=fork()) putchar('c');else putchar('a');} }〈运行结果〉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〈任务〉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〉 #include<stdio.h> main() {int pl,p2,i; if(pl=fork())for(i=0;i<500;i++)printf(n child %d\n”,i);else {if(p2=fork())for(i=0;i<500;i++) printf("son %d\n",i); elsefor(i=0;i<500;i++) printf("daughter %d\n",i);〈运行结果〉/* 了进程创建成功*//*子进程创建成功*//*父进程执行*/child・・・.son…daughter***daughter***或child••,son,,,child,••son,•,daughter分析：由于函数printf ()输出的字符串之间不会被中断，因此，字符串内部的字符顺序输出时不变。

但是，由于进程并发执行时的调度顺序和父子进程的抢占处理机问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。

这与打印单字符的结果相同。

实验四：银行家算法的模拟实现【实验目的】(1)进一步理解利用银行家算法避免死锁的问题；(2)在了解和掌握银行家算法的基础上，编制银行家算法通用程序，将调试结果显示在计算机屏幕上，再检测和笔算的一致性。

(3)理解和掌握安全序列、安全性算法。

【实验内容】(1)正确设置相应的数据结构；(2)清晰画出算法流程图；(3)准确实现教材第97-98页例题。

【实验原理】一、安全状态指系统能按照某种顺序如<P1, P2,…,Pn> (称为〈Pl, P2,Pn>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，表不为Requests j]=k。

系统按下述步骤进行安全检查：(1)如果RequestiWNeedi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RequestAvailable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：Available [j] : ^Available [j] -Requesti [j];Allocation [i,j] : ^Allocation [i,j] +Requesti [j];Need [i,j] : =Need [i, j] -Requesti [j];(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：①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0 个元素，在执行安全算法开始时，Work : ^Available:②Finish:它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。