操作系统实验报告

操作系统上机

实验报告

班级：

学号：

姓名：

实验地点： E-Ⅲ区203

实验时间： 2012.9.26--2012.12.5

实验一进程的建立

【实验目的】

创建进程及子进程

在父子进程间实现进程通信

【实验软硬件环境】

Linux

【实验内容】

创建进程并显示标识等进程控制块的属性信息；

显示父子进程的通信信息和相应的应答信息。

（进程间通信机制任选）

【实验程序及分析】

在linux操作系统桌面建立test1.c程序文件如下：

#include<stdio.h>

#include<string.h>

char father[]={"My dear son,you must be braver!!\n"};

char child[]={"I’m growing,please trust me!!!!!\n"};

main()

{

int door1[2],door2[2];

char buff[40];

pipe(door1);//定义管道1

pipe(door2);//定义管道2

if(fork())//创建子进程成功，且fork为1，则处理机继续运行父进程

{

close(door1[0]);//关闭管道1的读

close(door2[1]);//关闭管道2的写

write(door1[1],father,strlen(father));//从管道1的写入口将字符串father的内容写入

close(door1[1]);//关闭管道1的写

read(door2[0],buff,40);//从管道2的读入口读入内容到buff中

printf("Father's process,he get the child’s message:%s\n",buff);

printf("It is father's process,whose PID=%d\n",getpid());//显示父进程的PID

}

else //创建子进程成功，且fork为0，则处理机转入子进程运行

{

close(door1[1]);//关闭管道1的写

close(door2[0]);//关闭管道2的读

read(door1[0],buff,40);//从管道2的读入口将内容读入到buff中

printf("Child's process,he get the father’s message:%s\n",buff);

write(door2[1],child,strlen(child));//从管道2写入口将字符串child的内容写入

close(door2[1]);//关闭管道2写入口

printf("It is child's process,whose PID=%d\n",getpid());//显示子进程PID

}

保存后，调用中断依次输入以下内容：

cd 桌面↙

gcc test1.c↙

./a.out↙

产生结果如下：

如图，父进程PID=2807，子进程PID=2808。

【实验心得体会】

1、通过本次实验，深切体会到管道通信在进程之间的应用，了解并掌握了进程建立与通信的相关机制；

2、了解了Linux操作系统的一些简单操作，并体会到了Linux操作系统与Windows操作系统的不同与共通点，Linux有强大的编译系统，而Windows则有更加简便的操作。

实验二进程间的同步

【实验目的】

理解进程同步和互斥模型及其应用

【实验软硬件环境】

Windows 2007

【实验内容】

利用通信API实现进程之间的同步：

建立司机和售票员进程；

并实现他们间的同步运行。

【实验程序及分析】

分析：司机与售票员要协同工作:一方面只有售票员把门关好之后司机才可开车，因此售票员关好门之后要通知司机开车，然后售票；另一方面，也只有司机把车停下之后售票员才能开门让乘客下车和上车，因此，此时司机应通知售票员。汽车当前正在始发站停车让乘客让乘客上车，因此，必须设置一定的信号量来实现他们之间的同步问题。

设计：设置司机与售票员的信号量为全局变量，并且客车的人数：现在人数、下车人数、上车人数为全局变量；设置司机与售票员的线程。考虑到第一站和最后一站的问题，应单独处理，故在各自的线程中分情况讨论：

具体的思路是下面的图示。其中S1是司机的信号量，S2是售票员的信号量。

程序的实现（代码）：

#include<stdlib.h>

#include<stdio.h>

#include<windows.h>

#include<time.h>

#define Total_num 59 //客车的最大容量

#define Total_station 5 //总的站数

//全局变量

int Recent_num=0; //某一时刻的客车上的人数

int Get_on_num; //上车的人数

int Get_off_num; //下车的人数

int station=1; //客车到达路线的站数

HANDLE Semaphore_driver; //Driver的信号量

HANDLE Semaphore_conductor;//Conductor的信号量

//产生一定范围的随机数，可避免下面程序的判断是否超出客车的最大容量问题

int Get_random(int min,int max)

{

int a;

srand((int)time(0));

while(1)

{

a=rand()%(Total_num+1);

if(a>=min && a<=max) return a;

}

//Driver的线程

DWORD WINAPI Thread_Driver(LPVOID Driver)

{

while(station<=Total_num)

{

if(station==Total_station)

{

WaitForSingleObject(Semaphore_driver,INFINITE); //P操作

printf("It is the final station ,thank you for taking this bus，good luck!\n");

printf("there are %d people remain.\n",Recent_num);

ReleaseSemaphore(Semaphore_conductor,1,NULL);//V操作

return 0;

}

else

{ if(station==1)printf("It's time to start,this is the %dth station.\n",station);

else printf("This is %dth station\n", station);

if(station!=1)printf("The bus has been stopped.\n");

ReleaseSemaphore(Semaphore_conductor,1,NULL);//V操作

WaitForSingleObject(Semaphore_driver,INFINITE); //P操作

printf("The door has been closed,let's go!\n");

ReleaseSemaphore(Semaphore_conductor,1,NULL);//V操作

}

Sleep(1000);

}

return 0;

}

//Conductor的线程

DWORD WINAPI Thread_Conductor(LPVOID Conductor)

{

while(1)

{

if(station < Total_station)

{

WaitForSingleObject(Semaphore_conductor,INFINITE);//P操作

if(station ==1)

{

Get_on_num=Get_random(0,Total_num-Recent_num);

printf("There are %d people get on the bus.\n",Get_on_num);

Recent_num+=Get_on_num;

}

else

{

printf("Please open the door.\n");

Get_off_num=Get_random(0,Recent_num);

printf("There are %d people get off the bus from the %dth station.\n",Get_off_num, station);

Sleep(1000); //避免了时间的问题带来的不是随机数的现象

Recent_num-=Get_off_num;

Get_on_num=Get_random(0,Total_num-Recent_num);

printf("There are %d people get on the bus from the %dth station.\n",Get_on_num, station);

Recent_num+=Get_on_num;

}

printf("The recent number of the passagers is:%d\n",Recent_num);

printf("It's time to go,please close the door.\n");

ReleaseSemaphore(Semaphore_driver,1,NULL); //V操作

WaitForSingleObject(Semaphore_conductor,INFINITE);//P操作

printf("The conducter sell tickets.\n");

printf("\n\n\n\n");

station++;

}

if(station==Total_station){

ReleaseSemaphore(Semaphore_driver,1,NULL);//V操作

WaitForSingleObject(Semaphore_conductor,INFINITE);//P操作

printf("Please open the door.\n");

return 0;

}

Sleep(1000);

}

return 0;

}

//主函数

int main()

{

HANDLE Driver;

HANDLE Conductor;

Semaphore_driver=CreateSemaphore(NULL,0,1,"semaphore_driver"); //创建Driver的信号量

Semaphore_conductor=CreateSemaphore(NULL,0,1,"semaphore_conductor");//创建Conductor的信号量

Driver=CreateThread(NULL,0,Thread_Driver,&Driver,0,NULL); //创建Driver的线程

Conductor=CreateThread(NULL,0,Thread_Conductor,&Conductor,0,NULL); //创建Conductor的线程

CloseHandle(Driver); //关闭Driver的线程

CloseHandle(Conductor); //关闭Conductor的线程

GetLastError();

while(1);

system("pause");

return 0;

}

运行结果如下图：

【实验心得体会】

通过本次实验，加深了我们对进程同步与互斥的理解，而且懂WaitForSingleObject函数的作用，它相当于P操作；而ReleaseSemaphore函数相当于V操作，用这两个函数来实现P,V操作，以改变信号量的值，从而实现进程同步。

实验三文件系统的设计与基本操作的实现

【实验目的】

理解文件系统的组织结构

理解文件系统的描述结构

【实验软硬件环境】

Windows 2007

【实验内容】

选择一种操作系统，理解其文件系统结构。

设计并实现文件系统的描述结构；

显示文件系统中文件的属性；

给出文件系统最基本操作的仿真实现。

【实验程序及分析】

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

char a[100][2][20];

int in,num=0;

void ls()

{

int i;

if(num==0)

printf("There is nothing.Please input them!\n");

else{

printf("There are %d directories!\nThey are:\n",num);

printf(" directory file\n");

for(i=0;i<num;i++)

{

printf(" %s %s\n",a[i][0],a[i][1]);

}

void touch()

{

int i;

char inchar[20];

if(num==0)

printf("There is no directory,please input them firstly!\n");

else{

printf("Please input %d files!\n",num);

num=0;

while(scanf("%s",inchar))

{

if(inchar[0]=='$')

break;

strcpy(a[num][1],inchar);

num++;

}

void rm()

{

int i,pro=1;

char inchar[20],flag=0,c;

while(pro)

{

scanf("%s",inchar);

for(i=0;i<num;i++)

{

if(strcmp(a[i][1],inchar)==0)

{

flag=1;

}

if(flag==1)

{

if(num-i==1)

{

num--;

break;

}

strcpy(a[i][1],a[i+1][1]);

}

if(flag==0)

{printf("File don't exist!!\n");}

printf("Continue or not(Y/N)?\n");

scanf(" %c",&c);

if(c=='N'||c=='n')

pro=0;

}

void mkdir()

{

char inchar[20];

while(scanf("%s",inchar))

{

if(inchar[0]=='$')

break;

strcpy(a[num][0],inchar);

num++;

}

printf("The total directories are %d!\n",num);

}

void rmdir()

{

int i,pro=1;

char inchar[20],flag=0,c;

while(pro)

{

scanf("%s",inchar);

for(i=0;i<num;i++)

{

if(strcmp(a[i][0],inchar)==0)

{

flag=1;

}

if(flag==1)

{

if(num-i==1)

{

num--;

break;

}

strcpy(a[i][0],a[i+1][0]);

}

if(flag==0)

{printf("File don't exist!!\n"); }

printf("Continue or not(Y/N)?\n");

scanf(" %c",&c);

if(c=='N'||c=='n')

pro=0;

}

int main()

{

while(1)

{

printf("-------Welcome to use this file system!-------\n");

printf("1--查看目录\n2--创建文件\n3--删除文件\n4--创建目录\n5--删除目录\n6--退出系统\n");

printf("-----Please input something as we define!-----\n");

scanf("%d",&in);

if(in==1) ls();

if(in==2) touch();

if(in==3) rm();

if(in==4) mkdir();

if(in==5) rmdir();

if(in==6) break;

}

return 0;

}

【实验截图】

【实验心得体会】

实验四 LINUX/UNIX Shell部分

（一）系统基本命令

1．登陆系统，输入 whoami 和 pwd ，确定自己的登录名和当前目录；

登录名，当前目录

2．显示自己的注册目录?命令在哪里?

a．键入 echo $HOME，确认自己的主目录；主目录为

b．键入 echo $PATH，记下自己看到的目录表；

c．键入 which abcd，看看得到的错误信息；

再键入 which ls 和 which vi，对比刚刚得到的结果的目录是否在a．、b．两题看到的目录表中；

3．ls 和 cd 的使用:

a．键入 ls， ls -l ， ls -a ， ls -al 四条命令，观察输出，说明四种不同使用方式的区别。

答：

b．利用 cd 转到 /bin， /sbin ， /etc ， /dev，再利用 ls 列出各个目录的内容，如果"迷路"，可以利用 pwd 确定位置，或键入cd ， cd ~ 观察效果.

cd ， cd ~的区别

（二）基本操作

1．用 cp 将 /usr/share 目录下的 exercise 子目录连同目录下的文件拷贝到自己的主目录下，然后进入自己的 exercise 目录．

答：

2．输入/输出重定向和 cat，more 等显示命令的配合使用:

a．输入 cat 命令列出目录下 longtext 文件中的内容；

b．输入 cat 命令列出目录下 longtext 文件中的内容，是否发现一屏显示不完?

c．使用 more 命令列出 longtext 的内容；

d．输入 cat hello.txt> hello2.txt，再输入 cat hello.txt>>hello2.txt，再检查hello2.txt的内容有何变化；说明>与>>的区别。

e．对比两条命令: more longtext 和 cat longtext | more ，两者有何不同点?

f．执行命令 echo <hello.txt ，观察发生了什么?

g．输入命令 cat <<end ，看看屏幕上的反应(This 文档的使用)；

h．设计一条命令，使该命令可以从标准输出中读入；

3．特殊字符:

输入 cat [also a text].txt，看看能否打开目录下的[also a text].txt文

件，若不能，该怎么办?

4．文件链接:

a．用 ln 命令为目录下的longtext文件建立一个硬链接，链接名为longtext2，然后把longtext复制一个新文件longtext3，用 cat 命令将 hello．txt 的内容追加到longtext 的末尾，再用 diff 命令比较longtext，longtext2和longtext3，看看有什么结果，特别是比较一下longtext和longtext2是否相同；

b．用 ln 命令给longtext3建立一个符号链接longtext4，用 cat 命令看看longtext4；然后删去longtext3，再用 cat 命令看看longtext4，是否有什么不同?

c．删去longtext2，看看能否用 cat 命令看到longtext?

d．试着执行 ln -s ./abcde ./nulllink，看看是否能建立文件链接.

5．查找命令 find:

用 find 命令查找当前目录下所有以del开头或以del结尾的文件，并将其删除，要求删除前征求用户许可．

6．文件的属性:

a．用 ls -l 列出 exercise 目录下所有的文件和目录，观察其权限位；

b．将hello2.txt 的读权限去掉，看看还能否用 cat 打开该文件；

c．将 program 目录的读权限去掉，看看是否能用 ls 命令看到其中内容?

（三）Shell程序设计

编写一个Shell过程完成如下功能：

1．合并两个$1、$2文件为$3，并显示。

2．如果缺少$3，那么先报告缺少$3，将合并后的内容输出到 experiment.txt，显示。

3．如果缺少$2、$3那么先报告缺少$2、$3，只显示$1的内容。

（四）实验心得体会

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