2023《操作系统原理》实习一（实习中进行过的操作以及遇到的问题）

目录

实习题目

软件准备

VirtualBox安装

题目一

Windows11安装

Ubuntu安装

题目二

题目三

题目三已经提前发布了，操作流程在该链接中

在此提出几个最近常被问到的问题和解决办法：

1.编辑完成后启动时内核崩溃显示类似如下界面：

 2.串口输出日志为空

题目四

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实习题目

        1、在一台机器上（真机或虚拟机）安装ubuntu和windows双系统。

        2、练习linux常用命令，在报告中简述不少于20个命令的作用及示例。

        3、通过在Grub中修改Ubuntu内核启动参数，获取Ubuntu启动日志，在Ubuntu的系统初始化一开始输出：操作系统原理实习一-班学号-姓名。

        4、增加系统功能调用sys_syscall_XXXXXXX并建立简单用户程序进行调用测试，在内核日志中输出：操作系统原理实习一-班学号-姓名。XXXXXXX为班学号

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软件准备

        实习之前需要准备虚拟机，以及windows和ubuntu各一个镜像文件。毕竟这么一个看上去就容易崩系统的课设，还是不要折腾自己的电脑了。

老师提供了如下软件下载链接：

VirtualBox: Downloads – Oracle VM VirtualBox

VMWare：VMware Workstation 17 Player 中文版-官方免费版虚拟机软件丨简而易网

Ubuntu：Enterprise Open Source and Linux | Ubuntu

Windows11：Download Windows 11 （下载ISO）

Windows10：下载 Windows 10（先下载MediaCreationTool22H2.exe，再选择为另一台电脑创建安装介质，即可获得ISO）

        就我个人而言，电脑上一直是有装VM的，里面有一个ubuntu18。但是我对它的印象一直是：软件很大、有时报错重装、功能复杂（可能是第一次使用时啥也不会，带来的痛苦回忆）。所以很久没用了，依稀记得最后一次使用时候有个网络问题没解决。然后我简单了解了一下VirtualBox，发现这个软件令人惊喜的小。启动也很快，直接就是一个更换阵地的操作。

VirtualBox安装

点击链接进入官网之后就是这个界面：

         最好还是不要使用自动翻译，不然容易导致自己不认识，点击画出来的链接就是下载windows使用的版本。同样的，它下面则是其它平台使用的版本。

        下载好后就打开开始安装:

         接下来的步骤基本用不着调整，除了调整默认安装位置。当时安装的时候没截图，这里偷个懒，借用一下其它博客的图片：

        原文链接：VirtualBox的下载与安装_virtualbox下载教程_角落遗失的眼泪的博客-CSDN博客

        由于这个博客所用的VB比较老，界面有所差别。调整的话就是点浏览（Browse）然后将地址前面的C改成你想存到的盘，比如D:\Program Files\Oracle\VirtualBox\。

         安装完成后可以参考以下步骤对虚拟机文件夹所在位置进行调整

原文链接：虚拟机VirtualBox下载与安装、安装Ubuntu超详细图文步骤，对一些配置问题也有所写。_virtualbox安装_橙木博客的博客-CSDN博客

题目一

        题目要求装双系统，因为我本来电脑上装了个Ubuntu虚拟机，所以第一时间想到的是搜搜怎么在Ubuntu上装Windows，但是搜完之后一是博客少，而且看上去超级难，就罢了，在此放一篇Ubuntu上装windows的博客：

[详细教程] 在现有Ubuntu系统上安装Windows 10 （双系统）_ubuntu安装windows_宇内虹游的博客-CSDN博客

Windows11安装

        从官网上可以直接下载windows11的镜像文件，链接在上面有给（但是是真的慢，可以考虑从别的途径下载）。有了镜像文件之后，打开virtualbox新建

        名字自己随意定一个就可以，ISO Image那里选你下载好的win11镜像文件 ，把下面的skip我几次建虚拟机都是直接选上了，省些步骤，目前没发现什么问题。然后next

        内存和cpu的数量可以自己看着给，但是我的建议是尽量给多点，不然容易卡得怀疑人生。next

        这里也同理，建议磁盘空间给大一点，最好不要低于默认值。这里要注意，虚拟机的磁盘其实就是电脑里的一个文件，数值是限定它的存储上限，不是说立马就会占那么多空间，所以不用太担心。 next

         finish之后返回virtualBox界面，在右边栏可以看到你刚才建的虚拟机，点设置：

         进入系统界面，把这几个选项调出来，不然安装不了win11

         点OK保存退出后就可以点击设置右边，启动虚拟机了，然后由于某些暂时还不太清楚的设置问题，启动的时候会进入shell界面;

        这个时候不要急。输入“exit”再回车就可以回到上一界面——BIOS界面（同时，这个画面可能会有点小，是虚拟机默认分辨率太低导致的，你可以在左上角的视图中选择自动缩放模式 ）

 进入BIOS界面后通过方向键选中Boot Manager，回车进入。

 

这个界面的条目顺序可能不同，选择名字里带CD-ROM的那行（如果有多个就从上到下挨个试试吧），回车后就进入安装流程，具体不细讲了，当进入下面的界面时，选择我没有产品密钥就行，版本就是你电脑的版本，或者家庭版、专业版之类的：

         后续就是跟随引导安装windows，安装完成后就可以为装双系统做准备了，在刚安装的Windows里，首先打开文件资源管理器或者任意一个文件夹，右键点击左边栏中的此电脑。

然后就是：显示更多选项-》管理 -》磁盘管理：

在最大的磁盘上右键选择压缩卷，在输入框里输入想要分给Ubuntu的硬盘大小后选择压缩

 

（ 这里注意，压缩后不要再做别的操作了——指新建简单卷，直接关机就可以）

Ubuntu安装

在之前的链接中下载Ubuntu，不过我个人还是建议选上一个版本，会更稳定些，比如说20.04：

https://releases.ubuntu.com/20.04.5/?_ga=2.188593900.573092987.1677985002-1582932756.1677985002

下载好后打开之前建的Windows虚拟机的设置-》存储，然后点光盘形状图标那行显示如下界面

 然后把原本的win11虚拟盘换成Ubuntu虚拟盘，确定后再次启动此虚拟机

 在启动还是黑屏的时立刻点击虚拟机页面，把鼠标键盘捕获到虚拟机中，然后狂按ESC键进入我们熟悉的BIOS界面，老方法Boot Manager，然后是有CD-ROM那行，回车后就会开始进入Ubuntu安装界面，在出现下面第二幅图画面前应该不用动，或者是第一行选项回车

 

这里存在一个问题，可能大多数人进去之后界面不是这样的，很小且界面也不完整，左侧语言栏下滑选简体中文后先选试用Ubuntu

 会进入这个界面，打开右上角设置

然后是显示器，把分辨率调高，直至可以完整显示界面

 应用后关闭设置界面，点击桌面上安装Ubuntu20.04的软件图标，后回到安装流程，不停继续后直至出现如下选择界面

 选择其他选项进行手动分区，这里参考其他博客分区方案就可以，有很多，这里随意找一篇：

Ubuntu 20.04系统分区-CSDN博客

 注意一般比例一致就行，唔，或者全分配给根目录好像也行，舍友说可以，我自己没试过。

分区步骤:

选中之前标着空闲的大小最大的分区，右键添加，或者左下角的加号

 上面输入框分配大小（不要太在意我这只有2M，懒得再弄给虚拟机了，所以这个虚拟机的windows没有压缩卷），然后下面的选项对应分区方案中的各项值

 分完区后就是现在安装就可，安装完成后按照提示重启，之后会进入grub选择界面来选择是windows还是Ubuntu，默认不点就是Ubuntu。

 这样双系统就装完成了

题目二

这里是一些常用linux指令

cd [-L][-P [-e]] [dir] #切换用户当前工作目录
#-L和-P是可选参数 dir是想要转到的目录位置
#例子
cd        #进入用户主目录
cd /      #进入根目录
cd ~      #进入用户主目录
cd ..     #返回上级目录
cd 桌面   #转到桌面
cd /sbin  #转到根目录下的sbin文件夹（目录）

ls [选项] [文件名...]    #显示当前目录下的文件

ls       # 仅列出当前目录可见文件
ls -l    # 列出当前目录可见文件详细信息
ls -hl   # 列出详细信息并以可读大小显示文件大小
ls -al   # 列出所有文件（包括隐藏）的详细信息
ls --human-readable --size -1 -S --classify # 按文件大小排序
du -sh * | sort -h # 按文件大小排序(同上)
ls -a    #显示当前目录下包括隐藏文件的所有文件
ls -1    #单列输出(这是数字）
ls -m    #水平输出
ls -t    #按修改时间排序
ls -l    #列出文件和文件夹详细信息（这是字母）

mkdir (选项)(参数)  #用来创建目录

#-p 如果路径上级目录尚未建立则一并建立
mkdir 我的文件
mkdir -p 我的文件/文件1/文件1.1

mv (选项)(参数)    #用于将一个目录以另一给名字转移到另一个目录

#-b        文件存在时，覆盖前先为其创建备份
#-f        存在同名文件直接覆盖
#-u        若目标路径所在位置不存在同名文件才执行操作

mv /usr/men/*                    #将/usr/men中所有文件转移到当前目录
mv file_1.txt /home/office/      #移动文件
mv file_1.txt file_2.txt         #重命名文件

rm (选项)(参数)     #用于删除给定的文件和目录

#-r    递归处理删除目录中所有子目录（不然只能删除空目录）
#-f    强制删除

rm -r *            #删除当前目录下除隐含文件外所有文件和子目录
rm -rf testdir     #强制删除testdir目录及其内容

sudo (选项)(参数)    #以其他身份来执行，默认为root

#-k    结束密码有效期限
#-l    列出目前用户可执行与无法执行的指令
#-v    延长密码有效期限5min

sudo su                 #以root身份重新登录
sudo mv init init.1     #以root身份执行mv指令

make (选项)(参数)    #GNU的工程化编译工具

make     #编译当前目录

reboot (选项)    #重新启动正在运行的Linux系统

reboot

#变更文件或目录的权限
chmod [OPTION]... MODE[,MODE]... FILE...
chmod [OPTION]... OCTAL-MODE FILE...
chmod [OPTION]... --reference=RFILE FILE...

#linux文件的用户权限说明：

# 查看当前目录（包含隐藏文件）的长格式。
ls -la
  -rw-r--r--   1 user  staff   651 Oct 12 12:53 .gitmodules
'''
 第1位如果是d则代表目录，是-则代表普通文件。
 更多详情请参阅info coreutils 'ls invocation'（ls命令的info文档）的'-l'选项部分。
 第2到4位代表当前用户的权限。
 第5到7位代表组用户的权限。
 第8到10位代表其他用户的权限。

参考man chmod文档的DESCRIPTION段落得知：

u符号代表当前用户。
g符号代表和当前用户在同一个组的用户，以下简称组用户。
o符号代表其他用户。
a符号代表所有用户。
r符号代表读权限以及八进制数4。
w符号代表写权限以及八进制数2。
x符号代表执行权限以及八进制数1。
X符号代表如果目标文件是可执行文件或目录，可给其设置可执行权限。
s符号代表设置权限suid和sgid，使用权限组合u+s设定文件的用户的ID位，g+s设置组用户ID位。
t符号代表只有目录或文件的所有者才可以删除目录下的文件。
+符号代表添加目标用户相应的权限。
-符号代表删除目标用户相应的权限。
=符号代表添加目标用户相应的权限，删除未提到的权限。
'''
chmod +x init    #为init添加执行权限

apt-get [OPTION] PACKAGE    #Debian Linux发行版中的APT软件包管理工具

apt-get install vim  # 安装新包
apt-get remove vim   # 卸载已安装的包（保留配置文件）
apt-get -purge remove vim  # 卸载已安装的包（删除配置文件）
apt-get update       # 更新软件包列表
apt-get upgrade      # 更新所有已安装的包
apt-get autoremove   # 卸载已不需要的包依赖
apt-get dist-upgrade # 自动处理依赖包升级
apt-get autoclean    # 将已经删除了的软件包的.deb安装文件从硬盘中删除掉
apt-get clean        # 删除软件包的安装包

cat [OPTION]... [FILE]...    
#连接多个文件并打印到标准输出，显示文件内容，如果没有文件或文件为-则读取标准输入等作用

cat init    #查看编辑好的init内容
cat ./1.log ./2.log ./3.log    # 合并显示多个文件
cat -A test.log                # 显示文件中的非打印字符、tab、换行符
cat -s test.log                # 压缩文件的空行
cat -n test.log                # 显示文件并在所有行开头附加行号
cat -b test.log                # 显示文件并在所有非空行开头附加行号
echo '######' |cat - test.log  # 将标准输入的内容和文件内容一并显示

pwd [-LP]    #显示当前工作目录的绝对路径

#-L （默认值）打印环境变量"$PWD"的值，可能为符号链接。
#-P 打印当前工作目录的物理位置。


[root@localhost var]# pwd
/var

echo(选项)(参数)    #输出指定的字符串或者变量
#-e：启用转义字符。
#-E: 不启用转义字符（默认）
#-n: 结尾不换行
'''
使用-e选项时，若字符串中出现以下字符，则特别加以处理，而不会将它当成一般文字输出：

\a 发出警告声；
\b 删除前一个字符；
\c 不产生进一步输出 (\c 后面的字符不会输出)；
\f 换行但光标仍旧停留在原来的位置；
\n 换行且光标移至行首；
\r 光标移至行首，但不换行；
\t 插入tab；
\v 与\f相同；
\\ 插入\字符；
\nnn 插入 nnn（八进制）所代表的ASCII字符；
'''

echo -e "\e[1;31mThis is red text\e[0m"
This is red text
#\e[1;31m 将颜色设置为红色
#\e[0m 将颜色重新置回
#颜色码：重置=0，黑色=30，红色=31，绿色=32，黄色=33，蓝色=34，洋红=35，青色=36，白色=37

exec(选项)(参数)    #调研并执行指定的命令

exec /lib/systemd/systemd

rmdir [选项] 目录 #从一个目录中删除一个或多个子目录项，删除某目录时也必须具有对父目录的写权限

#-p 递归删除目录dir，当子目录删除后其父目录为空时，也一同被删除。
#-v, --verbose 显示指令执行过程

rmdir test1    #删除空目录 test1，非空目录无法删除
rmdir -p test2 # test 目录下仅有 test2

sleep (参数)    #将目前动作延迟一段时间

sleep 5    #延迟5秒
sleep 5m   #延迟5分
sleep 5h   #延迟5时
sleep 5d   #延迟5天

nl [选项] [文件]    #输出内容且自动加上行号

'''
-b ：指定行号指定的方式，主要有两种：
-b a ：表示不论是否为空行，也同样列出行号(类似 cat -n)
-b t ：如果有空行，空的那一行不要列出行号(默认值)
-n ：列出行号表示的方法，主要有三种：
    -n ln ：行号在萤幕的最左方显示
    -n rn ：行号在自己栏位的最右方显示，且不加 0
    -n rz ：行号在自己栏位的最右方显示，且加 0
-w ：行号栏位的占用的位数
'''

nl test.log

more (语法)(参数)    #显示文件内容，每次显示一屏

'''
-<数字>：指定每屏显示的行数；
-d：显示“[press space to continue,'q' to quit.]”和“[Press 'h' for instructions]”；
-c：不进行滚屏操作。每次刷新这个屏幕；
-s：将多个空行压缩成一行显示；
-u：禁止下划线；
+<数字>：从指定数字的行开始显示。
'''

more -dc file    
more -c -10 file    #翻页显示，每页10行

less (选项)(参数)    #分屏上下翻页浏览文件内容

'''
-e：文件内容显示完毕后，自动退出；
-f：强制显示文件；
-g：不加亮显示搜索到的所有关键词，仅显示当前显示的关键字，以提高显示速度；
-l：搜索时忽略大小写的差异；
-N：每一行行首显示行号；
-s：将连续多个空行压缩成一行显示；
-S：在单行显示较长的内容，而不换行显示；
-x<数字>：将TAB字符显示为指定个数的空格字符。
'''
sudo less /var/log/s.log

wget [参数][URL地址]    #Linux系统下载文件工具

wget http://www.jsdig.com/testfile.zip

题目三

题目三已经提前发布了，操作流程在该链接中

操作系统原理实习题三操作流程_kyle_pyl的博客-CSDN博客

在此提出几个最近常被问到的问题和解决办法：

1.编辑完成后启动时内核崩溃显示类似如下界面：

首先表示抱歉，代码中!打成中文字符了，现已修改，然后在把我提到了的步骤完成外有以下几点需要注意

• init文件中，#!/bin/bash中没有空格，其后要空一行
• 编写保存后可以查看一下是否成功保存

cat init

• 添加权限后，权限是否添加成功

ls -al init

 2.串口输出日志为空

 对于这个问题，如果其它步骤没有出错的话，要注意串口要开第一个串口，因为ttyS0对应的是串口1，如果是串口2则需要把所有ttyS0改成ttyS1，以此类推。不过我还是建议尽量都是用串口1，其它串口没用过，不能保证是正确的。

题目四

以下代码和过程来自chat，本人还在尝试，先发出来以供参考

  

以下是在Ubuntu 20.04中下载一个版本对应的内核并添加系统调用的步骤以及相关代码。

1. 首先确认当前系统中的内核版本：

   uname -r

2. 在网上找到一个合适的内核版本，例如下载Linux 5.15.6的源代码：

   wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.15.6.tar.xz

3. 解压源代码包：

   tar -xvf linux-5.15.6.tar.xz

4. 进入解压后的目录，并进行配置：

   cd linux-5.15.6 
   make menuconfig

   这一步会打开一个界面，可以在其中对内核进行各种配置，但一般情况下直接保存退出即可。

5. 备份原有的内核文件，以防意外情况：

   sudo cp /boot/vmlinuz-$(uname -r) /boot/vmlinuz-$(uname -r)-backup 
   sudo cp /boot/initrd.img-$(uname -r) /boot/initrd.img-$(uname -r)-backup

6. 编译内核，这个过程可能需要较长时间：

   make -j4

   这里使用-j参数可以启用4个线程进行编译，可以根据自己机器的CPU核心数适当调整。

7. 安装内核模块，这一步会将编译后的内核模块安装到系统中：

   sudo make modules_install

8. 安装内核，这一步将编译后的内核安装到系统中：

   sudo make install

9. 重启系统，进入新安装的内核：

   sudo reboot

10. 添加系统调用，首先进入内核源代码目录下的arch/x86/entry/syscalls目录，并在其中找到syscall_64.tbl文件。在该文件中添加一行：

    546 common syscall_111211 __x64_sys_syscall_111211

    这里的546是该系统调用在表中的编号，可以根据需要调整。syscall_111211是系统调用的名字，可以根据自己的需求修改。__x64_sys_syscall_111211是系统调用的实现函数，在下一步中会定义。

11. 在内核源代码目录下的include/linux/syscalls.h文件中添加一行：

    asmlinkage long sys_syscall_111211(void);

12. 实现系统调用，在内核源代码目录下的kernel/sys.c文件中添加以下代码：

    SYSCALL_DEFINE0(syscall_111211) { printk("操作系统原理实习一-111211-Peng Yinlun\n"); return 0; }

    这里的printk函数用于输出信息到内核日志中

一些过程中发现需要的配置(看情况更新)：

apt update
apt install make
apt-get update
apt-get install build-essential
apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev
apt-get install flex
apt-get install bison

之前通过老师提供的博客进行尝试过，但出现了一些问题

Ubuntu增加一个系统调用（20.04）西电软工OS实验专题二_ubuntu添加系统调用_李黎玖的博客-CSDN博客

在执行到这一步时，因为要求并不一致所以自己写了一个函数，但是忘了加"return 0;"导致后续编译失败

这一步时"make modules_install"代码一直失败，后来问Chat，它说先运行make，后来成功运行了一晚上，第二天完成 。不过不一定是因为这个，因为当时同时改了好几个地方。

最后重启的时候内核报错了

截至目前，尚未解决，重装系统后正在尝试chat给的方法