实验一 ubunt 环境的搭建

2018-2019学年第1学期

 

《操作系统》实验设计

 

 

 

 

专    业：  通信工程（例） 

年    级：      2016级    

学    号：                  

完 成 人：                  

指导教师：         

提交时间： 2018年10月30日

 

成    绩：                  

 

 

 

 

 

 

 

实验1  Linux操作系统实验环境搭建指导

一、vmware的安装与激活

官方主页下载并安装：

https://www.vmware.com/cn/products/workstation-pro/workstation-pro-evaluation.html

推荐安装版本：Workstation 15 Pro for Windows，如上图所示，点击“立即下载”。

激活：试用版有70天免激活使用。课程结束后有需要请自行解决。

 

二、unbuntu的下载与安装

官方主页下载：

https://www.ubuntu.com/index_kylin#download

推荐安装版本：18.04 LTS

下载镜像后按照以下帖子进行安装。

本帖针对 win10 + vmware workstation 15 + ubuntu 18.04 LTS

https://blog.csdn.net/beita08/article/details/80628840

 

 

 

实验2  Linux程序接口实验指导

一、GCC编译器

Linux上可用的C编译器是GNU C编译器，它建立在自由软件基金会编程许可证的基础上，因此可以自由发布。

Linux 上的GNU C编译器（GCC）是一个全功能的ANCI  C兼容编译器，而一般UNIX（如SCO UNIX）用的编译器是CC。

Linux 下的 C编译器将程序编译成一个可执行文件都要经过以下 4 个步骤。

（1）预处理（也称预编译，Preprocessing）：命令 GCC 首先调用 cpp 进行预处理，在预处理过程中，对源代码文件中的文件包含、预编译语句进行分析。

（2）编译（Compilation）：调用 cc 进行编译，根据输入文件生成以.s 为后缀的目标文件。

（3）汇编（Assembly）：汇编过程是针对汇编语言的步骤，调用 as 进行工作，将.S 和.s为后缀的汇编语言文件经过预编译和汇编成以.o 为后缀的目标文件。

（4）链接（Linking）：当所有的目标文件都生成之后，调用 ld 来完成最后的关键性工作，这个阶段就是链接。在链接阶段，所有的目标文件被安排到可执行程序中恰当的位置上，同时，该程序所调用到的库函数也从各自所在的档案库中链接到合适的地方。

除非使用了-c、-S 或-E 选项或者编译错误阻止了过程的进行，否则链接总是最后的步骤。

1、使用GCC/CC

通常后跟一些选项和文件名来使用GCC编译器。GCC命令的基本用法如下：

gcc [options] [filenames]

使用举例：

编译hello.c程序，使用格式有以下三种：

（1）gcc –o hello hello.c      生成可执行程序名为hello

（2）gcc hello.c –o hello      生成可执行程序名为hello

（3）gcc hello.c             生成可执行程序名为a.out

2、GCC常用选项

（1）-E：生成.i 文件，让 gcc 在预处理后停止编译，从而生成.i 文件，此文件中包含有预处理信息。

（2）-S：生成.s文件，gcc只进行预处理和编译，生成汇编代码.s文件。

（3）-c：只编译，不链接。编译器只是由输入的.c 等源代码文件生成.o 为后缀的目标文件，通常用于编译不包含主程序的子程序文件。

（4）-o：output_filename：把文件输出到 output_filename，这个名称不能和源文件同名。如果不给文件名，GCC 就将文件输出到 a.out。

 

使用举例：编译hello.c程序，指定不同的选项

gcc –o hello.i hello.c –E    只进行预处理，生成hello.i文件，可用vi或cat命令查看

gcc –o hello.s hello.i –S     将预处理的hello.i文件进行编译，生成.s汇编文件可用vi或cat命令查看

gcc –o hello.s hello.o  –c    将汇编文件hello.s进行汇编，生成二进制代码hello.o文件

gcc –o hello hello.o         将二进制文件进行库函数链接，生成可执行程序

二、执行C程序

格式：     ./可执行文件名

例：./a.out

        ./count

实验3  Linux操作接口实验指导

一、LINUX的登录与退出

1、登录

步骤

                     login：                 （输入username）

                     password：              （输入密码）

2、退出

在Linux系统提示符$下，输入logout或exit 。

例：$ logout

二、Linux命令格式

    命令   [选项]   [处理对象]

例：ls  -la  mydir

注意：（1）命令一般是小写字串。注意大小写有别；

      （2）目录之间的分隔为（/）区别于DOS中的（\）

      （3）命令的选项通常以减号（-）间隔，命令和选项之间需要加空格

      （4）同一行可有数个命令，命令间应以分号隔开

          （5）命令后加上（&）可使该命令后台（background）执行

三、常用命令

1、目录操作

和DOS相似，UNIX采用树型目录管理结构，由根目录（/）开始一层层将子目录建下去，各子目录以 / 隔开。用户login后，工作目录的位置称为  home  directory，默认是已用户名为名的文件夹，例如用户mytest 的工作目录是在/home/mytest文件夹。

Linux的通配符有三种：’*’ 和 ’?’ 用法与DOS相同， ‘-‘ 代表区间内的任一字符，如test[0-5]即代表test0，test1，……，test5的集合。

（1）显示目录文件    ls

执行格式：  ls  [-atFlgR] [name]       (name可为文件或目录名称)

例：  ls        显示出当前目录下的文件

ls  -a    显示出包含隐藏文件的所有文件

ls  -t     按照文件最后修改时间显示文件 

ls  -F    显示出当前目录下的文件及其类型

ls  -l     显示目录下所有文件的许可权、拥有者、文件大小、修改时间及名称

ls  -lg    同上

ls  -R    显示出该目录及其子目录下的文件

（2）建新目录   mkdir

执行格式：      mkdir   directory-name

例：            mkdir   dir1 (新建一名为dir1的目录)

（3）删除目录  rmdir

执行格式：      rmdir    directory-name  或  rm   directory-name

例：rmdir  dir1      删除目录dir1，但它必须是空目录，否则无法删除

        rm  -r  dir1     删除目录dir1及其下所有文件及子目录

    rm  -rf dir1    不管是否空目录，统统删除，而且不给出提示

（4） 改变工作目录位置     cd

执行格式：    cd  [name]                      

例： cd            改变目录位置至用户login时的working  directory

     cd  dir1       改变目录位置，至dir1目录

     cd  ..         改变目录位置，至当前目录的上层目录

     cd  ../user     改变目录位置，至上一级目录下的user目录

     cd  /dir-name1/dir-name2  改变目录位置，至绝对路径（Full  path）

     cd  -          回到进入当前目录前的上一个目录

（5）显示当前所在目录pwd

执行格式：           pwd

2、文件操作

（1）查看文件(可以是二进制的)内容  cat

执行格式：cat filename或more filename 或cat filename|more

例：      cat file1       以连续显示方式，查看文件file1的内容

more  file1    

或    cat  file1|more 以分页方式查看文件的内容，按回车显示下一行，按空格显示下一屏

（2）删除文件  rm

执行格式：  rm   filename    

例：        rm     file?             

rm    f*        

（3）复制文件  cp

   执行格式：    cp  [-r]  source  destination

例：    cp   file1  file2       将file1复制成file2

       cp   file1  dir1        将file1复制到目录dir1

            cp  /tmp/file1          将file1复制到当前目录

            cp  /tmp/file1  file2    将file1 复制到当前目录名为file2

cp  –r  dir1  dir2      (recursive  copy)复制整个目录。

（4）移动或更改文件、目录名称mv

执行格式：    mv  source  destination

例：    mv  file1  file2       将文件file1，更名为file2

            mv  file1  dir1        将文件file1，移到目录dir1下

mv  dir1   dir2       

（5）比较文件(可以是二进制的)或目录的内容   diff

  执行格式： diff [-r] name1 name2   (name1、name2同为文件或目录)

      例：   diff  file1  file2        比较file1与file2的不同处

diff   -r  dir1  dir2     比较dir1与dir2的不同处

（6）文件中字符串的查找       grep

执行格式：     grep   string  file

例：      grep  abc  file1      //查找并列出串abc所在的整行文字

（7）建立文件或目录的链接   ln

例:    ln    source  target1  建立source文件（已存在）的硬链接,命名为target1

      ln -s  source  target2  建立source文件的符号链接,命名为target2

3、系统询问与权限口令

（1）查看系统中的使用者

执行格式：     who

（2）查看username

执行格式：     who  am  I     查看自己的username

（3）改变自己的username的帐号与口令   su

        执行格式：    su    username

        例：          su   username              输入帐号

                      password                   输入密码

（4）文件属性的设置  chmod 

改变文件或目录的读、写、执行的允许权

执行格式：        chmod  [-R]  mode  name

其中：[-R]为递归处理,将指定目录下所有文件及子目录一并处理

mode为3-8位数字，是文件/目录读、写、执行允许权的缩写（r:read,数字代号为"4"，w:write,数字代号为"2"，x:execute,数字代号为"1"）

mode：   rwx     rwx      rwx  

       user     group    other

缩写：  (u)      (g)      (o)

例：chmod  755  dir1    将目录dir1设定成任何人皆有读取及执行的权利，但只有拥有者可作写修改。其中7=4+2+1,5=4+1

        chmod  700  file1     将file1设为拥有者可以读、写和执行

        chmod  o+x  file2     将file2，增加其它使用者可执行的权利

    chmod  g+x  file3     将file3，增加组使用者可执行的权利

        chmod  o-r   file4     将file4，除去其它使用者可读取的权利

（5）改变文件或目录所有权  chown

执行格式：      chown  [-R]  username  name        

例：   chown  user   file1        将文件file1改为user所有

           chown  .fox   file1        将文件file1改为fox组所有

           chown  user.fox   file1     将文件file1改为fox组的user所有

      chown  -R  user  dir1      将目录dir1及其下所有文件和子目

录，改为user 所有

（6）检查用户所在组名称groups

执行格式：              groups  

（7）改变文件或目录的组拥有权   chgrp

执行格式：         chgrp  [-R]  groupname  name   

例：   chgrp  vlsi  file1           将文件file1改为vlsi组所有

       chgrp  -R  image  dir1     将目录dir1及其下所有文件和子目录，改为image群组

（8）改变文件或目录的最后修改时间  touch

执行格式：       touch   name

4、进程操作

（1）查看系统目前的进程ps 

执行格式：     ps  [-aux]

例： ps  或ps  -x  查看系统中属于自己的process

    ps  -au        查看系统中所有使用者的process

        ps  -aux       查看系统中包含系统内部及所有使用者的process

        ps  -aux|grep  apache   找出系统中运行的所有名称中带有"apache"串的process

    （2）查看正在background中执行的process

执行格式：        jobs

（3）结束或终止进程     kill

执行格式：  kill  [-9]  PID   （PID为利用ps命令所查出的process  ID）

例：     kill   456

或   kill  -9  456       终止process  ID 为456的process

（4）后台（background）执行process command的命令

执行格式：   command  &          （在命令后加上 &）

例：    gcc  file1  &             在后台编译file1.c

注意：按下^Z，暂停正在执行的process。键入”bg”，将所暂停的process置入background中继续执行。

例：  gcc  file1  &

          ^Z

    stopped

      bg

（5）显示系统中程序的执行状态

例:      top -q   不断地更新、显示系统程序的执行状态

第一行显示的项目依次为当前时间、系统启动时间、当前系统登录用户数目、平均负载。

第二行为进程情况，依次为进程总数、休眠进程数、运行进程数、僵死进程数、终止进程数。

第三行为CPU状态，依次为用户占用、系统占用、优先进程占用、闲置进程占用。

第四行为内存状态，依次为平均可用内存、已用内存、空闲内存、共享内存、缓存使用内存。

第五行为交换状态，依次为平均可用交换容量、已用容量、闲置容量、高速缓存容量。

PID 每个进程的ID。

PPID 每个进程的父进程ID。

UID 每个进程所有者的UID 。

USER 每个进程所有者的用户名。

PRI 每个进程的优先级别。

NI 该进程的优先级值。

SIZE 该进程的代码大小加上数据大小再加上堆栈空间大小的总数。单位是KB。

TSIZE 该进程的代码大小。

DSIZE 数据和堆栈的大小。

TRS 文本驻留大小。

D 被标记为“不干净”的页项目。

LIB 使用的库页的大小。对于ELF进程没有作用。

RSS 该进程占用的物理内存的总数量，单位是KB。

SHARE 该进程使用共享内存的数量。

STAT 该进程的状态。其中S代表休眠状态；D代表不可中断的休眠状态；R代表运行状态；Z代表僵死状态；T代表停止或跟踪状态。

TIME 该进程自启动以来所占用的总CPU时间。如果进入的是累计模式，那么该时间还包括这个进程子进程所占用的时间。且标题会变成CTIME。

%CPU 该进程自最近一次刷新以来所占用CPU时间和总时间的百分比。

%MEM 该进程占用的物理内存占总内存的百分比。

COMMAND 该进程的命令名称，如果一行显示不下，则会进行截取。内存中的进程会有一个完整的命令行。

注意：按"ctrl+c"停止查看

（6）以树状图显示执行的程序  pstree

例:      pstree  -h   列出进程树并高亮标出当前执行的程序

（7）监视虚拟内存  vmstat

vmstat对系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视，同时它也对磁盘和forks和vforks操作的个数进行汇总。

不足是：vmstat不能对某个进程进行深入分析，它仅是一对系统的整体情况进行分析。

例如：[angel@home /angel]# vmstat

procs     memory               swap     io       system   cpu

r  b  w  swap free  buff  cache   si  so   bi   bo   in  cs   us  sy  id

0  0  0 7180  1852 56092 48400  0   0   6    5   24    8   0   0  18

其中：

Procs

r: 等待运行的进程数 b: 处在非中断睡眠状态的进程数 w: 被交换出去的可运行的进程数。

Memory

swap: 虚拟内存使用情况，单位：KB   free: 空闲的内存，单位KB

buff: 被用来做为缓存的内存数，单位：KB

Swap

si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒 so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒

IO

bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒 bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒

System

in: 每秒的中断数，包括时钟中断 cs: 每秒的环境（上下文）切换次数

CPU 按 CPU 的总使用百分比来显示

us: CPU 使用时间    sy: CPU 系统使用时间   id: 闲置时间

（8）分析共享内存、信号量和消息队列   ipcs(相关命令ipcrm：用于给有权限的用户清除这些量，注意不要乱清除，除非该量确实失效了)

例如：[angel@home /angel]# ipcs

------ Shared Memory Segments --------

key       shmid     owner     perms     bytes     nattch    status

0x00280267  0         root      644       1048576   1

0x61715f01  1         root      666       32000     33

0x00000000  2       nobody   600        92164      11      dest

 

------ Semaphore Arrays --------

key       semid     owner     perms     nsems     status

0x00280269 0         root      666       14

0x61715f02 257       root      777       1

 

------ Message Queues --------

key       msqid     owner     perms     used-bytes  messages

（9）监视用户空间程序发出的全部系统调用  strace

strace  还能显示调用的参数，以及用符号方式表示的返回值。

strace 从内核中接收信息，所以一个程序无论是否按调试方式编译(gcc -g)或是否被去掉了调试信息，都可以被跟踪。

执行格式： strace  [-tTeo]   executable-program-name

          -t ： 用来显示调用发生的时间

          -T ： 显示调用花费的时间

          -e ： 限定被跟踪的调用类型

          -o ： 将输出重定向到一个文件中

类似命令：ltrace  [-fiS]  executable-program-name

5、其它常用命令

（1）命令在线帮助     man

执行格式： man     command

例：    man  ls              查询ls这个指令的用法

（2）设定命令记录表长度      history

执行格式一： set  history=n

例：    set  history=40 

功能：设定命令记录表长度为40（可记载执行过的前面40个命令）

执行格式二：  history         查看命令记录表的内容

 

6、另：

常用Shell操作指令、进程管理和基础编程（不包括Shell编程）可参考《Linux从入门到精通（第2版）》（已上传至课程网站：学习资料中）的第5章、第10章和第20章中的内容节选来讲解。也可结合课本给出的例子稍作解释。