操作系统实验一 Linux基本操作|实验二 进程管理

由于当时没存代码，只有实验文档代码截图，文末也可直接获取实验文档。

操作系统实验

实验一　Linux基本操作

1实验目的
1.熟悉在Linux操作系统下的基本操作，对Linux操作系统有一个感性认识。
2.学会使用vi编辑器编辑简单的C语言程序，并能对其编译和调试

2实验内容
（1）练习Linux的基本安装和配置；
（2）以root用户身份登陆，并使用“ls”,“cat”“cd”等常用命令来实现基本的文件操作并观察Linux文件系统的特点；
（3）使用vi编辑器编写一C程序，并用gcc命令进行编译和链接，并用a.out来进行输出结果。

3实验详细操作步骤及程序清单：
3.1常用命令练习
1.登录系统：login用户名称
2.注销（退出）系统：logout
3.关机命令：shutdownnow
4.使用man命令帮助，例如：manls（屏幕显示关于ls命令的帮助信息）


5.ls（显示目录内容）
格式：ls[选项][目录或是文件]
其中：-a显示指定目录下所有子目录和文件，包括隐藏文件
-l以长格式来显示文件的详细信息。
-R递归地显示指定目录的各个子目录中的文件
例如：
使用ls查看当前目录内容：$ls使用ls查看指定目录内容：$ls/etc

使用ls–al查看当前目录内容：$ls-al

使用dir查看当前目录内容：$dir

6.cd（改变工作目录）
格式：cd[路径名称]
如：cd…回到上层目录；cd/回到根目录

7.pwd（显示当前工作目录的绝对路径）
格式：pwd

8.mkdir（创建目录）
格式：mkdir[目录名称]
例如：mkdir/home/s2001/newdir

9.rmdir（删除空目录）
格式：rmdir[选项][目录名称]

10.cp（文件或目录的复制）
格式：cp[选项]源文件或目录目标文件或目录
例如：cp文件名1文件名2

11.mv（文件或目录更名或将文件由一个目录移到另一个目录中）
格式：mv[选项]源文件或目录目标文件或目录

12.rm（删除文件或目录）
格式：rm[选项]文件名|目录名

13.cat（显示文件）
格式：cat[选项]文件列表
例如：cat文件名

cat命令也可用来建立新文件：cat>文件名，ctrl+d结束输入

1.3.2vi编辑器的使用
vi提供二种工作模式：输入模式（insertmode）和命令模式（commandmode）。使用者进入vi后，即处在命令模式下，此刻键入的任何字符皆被视为命令，可进行删除、修改、存盘等操作。要输入信息，应转换到输入模式。
1.命令模式
在输入模式下，按ESC可切换到命令模式。
命令模式下，可选用下列指令离开vi：
：q!离开vi，并放弃刚在缓冲区内编辑的内容
：wq将缓冲区内的资料写入磁盘中，并离开vi
：ZZ同wq
：x同wq
：w将缓冲区内的资料写入磁盘中，但并不离开vi
：q离开vi，若文件被修改过，则要被要求确认是否放弃修改的内容，此指令可与：w配合使用。
2.输入模式
在命令模式下，按i或a，进入输入模式，此时可以编辑文件内容。
1.3.3gcc的使用
gcc由GNU之父Stallman所开发的linux下的编译器，全称为GNUCompilerCollection。在linux下可以直接编译c语言源程序，可生成可执行文件。
例如：gcchello.c编译hello.c源文件，若通过，会自动生成名称为a.out可执行文件。
例如：gcchello.c–ohello.exe编译hello.c源文件，若通过，会生成hello.exe可执行文件。
1.3.4使用vi编辑c语言源文件
（1）进入linux的文本模式之后，在命令行键入vifilename.c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filename.c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：

（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，不保退出）。
（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：gccfilename.c[-ooutputfilename]，其中gcc是c的编译器。参数：filename.c是刚才编辑的c源文件（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

4、问题
Linux系统在用户登陆和操作界面以及文件系统上有哪些特点？
linux是真正的多用户：同一时刻，可以有多个用户同时登录一台linux（可以远程，也可以本地，本地只能有一个（废话）），而且linux下的大多程序是支持多用户的，比如vim， A，B，C三个用户同时登录linux，则可以同时使用vim，只要不用他来编辑同一个文档就可以了。    
   Linux操作界面是命令行式的，黑底白字的DOS样子。  Linux最重要的特征之一就是支持多个不同的文件系统，前面我们已经看到，Linux目前支持的文件系统 多达十余种，随着时间的推移，这一数目还在不断增加。在Linux中，一个分离的文件系统不是通过设备标识 (如驱动器号或驱动器名)来访问，而是 把它合到一个单一的目录树结构中，通过目录来访问，这一点与Unix十分相似。Linux用 安装命令将一个新的文件系统安装到系统单一目录树的某一目录下，一旦安装成功，该目录下的所有内容将 被新安装的文件系统所覆盖，当文件系统被卸下后，安装目录下的文件将会被重新恢复。
5、总结
这部分Linux的基本操作，基本了解了”man”,”ls”,”cat”,”cp”,”mv”等命令的使用方法，也使用了vi编辑器进行C语言编辑，并用gcc进行了成功编译。
在实验过程中我也遇到了问题，例如不知道命令参数的具体含义，导致任务不能被命令正确执行，在创建目录时未进入root身份导致权限不够，创建不成功。但这些问题在查阅资料后都一一解决了，在之后的学习生活中会更注意实践的重要性。

实验二 进程管理
1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.分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。
2.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

1）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。

2）如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
3实验详细操作步骤及程序清单：
3.1进程创建
编写一段程序，利用系统调用fork()创建两个进程。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”。

分析：从进程并发执行来看，输出bac,acb或bca都有可能。
原因：fork()创建进程所需要的时间要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，所以会出现多种可能结果。
3.2进程控制
修改已经编好的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。

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，处处字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。
如果在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。

输出 child 块, son 块, daughter块的顺序可能不同，但是每个块的输出过程不会被打断。

分析:因为上述程序执行时，lockf(1,1,0)锁定标准输出设备，lockf(1,0,0)解锁标准输出设备，在lockf(1,1,0)与lockf(1,0,0)中间的for循环输出不会被中断，加锁与不加锁效果不相同。
4、相关问题及思考
（1）系统是怎样创建进程的？
首先，fork() 函数拷贝当前进程创建子进程。产生的子进程与父进程的区别仅在与 PID 与 PPID 以及某些资源和统计量，例如挂起的信号等。准备好进程运行的地址空间后，exec() 函数族负责读取可执行程序，并将其加载到相应的位置开始执行。
（2）可执行文件加载时进行了哪些处理？
可执行文件加载时首先是创建一个新进程的fork系统调用，然后用于实现进程自我终止的exit系统调用；改变进程原有代码的exec系统调用；用于将调用进程挂起并等待子进程终止的wait系统调用；获得进程标识符的getpid系统调用等处理过程。

（3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？
在进程队列的ready状态下，由离自己最近的父进程执行调度，即入口在最近的父进程处。

5总结
这次实验加深了我对进程概念的理解，明确进程和程序的区别，进一步认识并发执行的实质，通过分析进程争用资源的现象，学习了解决进程互斥的方法。
实验过程中也到了代码方法不理解的情况，导致不明白实验结果的实际意义，但在仔细阅读代码和查找相关方法后明白了此次实验的目的内容。

实验二进程管理

实验二 进程管理
1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.分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。
2.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

1）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。

2）如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
3实验详细操作步骤及程序清单：
3.1进程创建
编写一段程序，利用系统调用fork()创建两个进程。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”。

分析：从进程并发执行来看，输出bac,acb或bca都有可能。
原因：fork()创建进程所需要的时间要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，所以会出现多种可能结果。
3.2进程控制
修改已经编好的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。

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，处处字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。
如果在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
输出 child 块, son 块, daughter块的顺序可能不同，但是每个块的输出过程不会被打断。
分析:因为上述程序执行时，lockf(1,1,0)锁定标准输出设备，lockf(1,0,0)解锁标准输出设备，在lockf(1,1,0)与lockf(1,0,0)中间的for循环输出不会被中断，加锁与不加锁效果不相同。
4、相关问题及思考
（1）系统是怎样创建进程的？
首先，fork() 函数拷贝当前进程创建子进程。产生的子进程与父进程的区别仅在与 PID 与 PPID 以及某些资源和统计量，例如挂起的信号等。准备好进程运行的地址空间后，exec() 函数族负责读取可执行程序，并将其加载到相应的位置开始执行。
（2）可执行文件加载时进行了哪些处理？
可执行文件加载时首先是创建一个新进程的fork系统调用，然后用于实现进程自我终止的exit系统调用；改变进程原有代码的exec系统调用；用于将调用进程挂起并等待子进程终止的wait系统调用；获得进程标识符的getpid系统调用等处理过程。

（3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？
在进程队列的ready状态下，由离自己最近的父进程执行调度，即入口在最近的父进程处。

5总结
这次实验加深了我对进程概念的理解，明确进程和程序的区别，进一步认识并发执行的实质，通过分析进程争用资源的现象，学习了解决进程互斥的方法。
实验过程中也到了代码方法不理解的情况，导致不明白实验结果的实际意义，但在仔细阅读代码和查找相关方法后明白了此次实验的目的内容。
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