上海大学操作系统2实验报告).doc

SHANGHAI UNIVERSITY计算机操作系统实验报告 （实验四、五、六）学 院 计算机工程与科学学院专 业 计算机科学与技术学 号 06122565姓 名 金玉倩教 师 吴绍春日 期 2010-2计算机操作系统实验报告 实验四题目：Linux文件系统实验姓名：金玉倩 学号：06122565 实验日期：2009.1 实验目的：1掌握操作系统中文件分类的概念。2了解Linux文件系统管理文件的基本方式和特点。 3学会使用Linux文件系统的命令界面和程序界面的基本要领。实验内容：1用shell命令查看Linux文件类型。Linux的文件类型包括：普通文件（）、目录文件（d）、字符设备文件（c）、块设备文件（b）硬链接文件、套接口文件（s）、符号链接文件（l）和管道文件（p）。2用shell命令了解Linux文件系统的目录结构。 3用命令分别建立硬链接文件和符号链接文件。通过ls -il命令所示的inode、链接计数观察他们的区别。思考题：建立硬链接文件和建立符号链接文件有什么区别？答：硬连接指通过索引节点来进行的连接。在Linux中，多个文件名指向同一索引节点是存在的。一般这种连接就是硬连接。硬连接的作用是允许一个文件拥有多个有效路径名，这样用户就可以建立硬连接到重要文件，以防止“误删”的功能。其原因如上所述，因为对应该目录的索引节点有一个以上的连接。只删除一个连接并不影响索引节点本身和其它的连接，只有当最后一个连接被删除后，文件的数据块及目录的连接才会被释放。也就是说，文件才会被真正删除。 与硬连接相对应的另一种连接，称为符号连接（软连接）。软链接文件有点类似于Windows的快捷方式。它实际上是特殊文件的一种。在符号连接中，文件实际上是一个文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息。 如上图实验所示：touch f1(创建一个f1的文件) ln f1 f2 创佳一个f2的硬连接 ln -s f1 f3 创建一个f3的软连接 此时如果删除f3，对f1、f2无影响；如果删除f2，对f1、f3也无影响，如果删除f1，那么因为f2也应用f1，所以并不影响f2节点的，cat创建的文件仍然存在；但是此时f3因为是软连接，导致f3失效。如果删除f1、f2 ，那么cat创建的文件会被删除。4复习Unix或Linux操作系统文件目录信息i节点的概念。编程观察看指定文件的inode信息。将书上例程8的内容输入p3.c后，编译执行。5再来一个更有趣的实验。修改父进程创建子进程的程序，用显示程序段、数据段地址的方法，说明子进程继承父进程的所有资源。再用父进程创建子进程，子进程调用其它程序的方法进一步证明执行其它程序时，程序段发生的变化。将书上例程10显示程序、数据段地址的程序的内容输入p4.c、p5.c后，编译执行。6编写一个涉及流文件的程序。要求：A.以只读方式打开一个源文本文件B.以只读方式打开另一个源文本文件C.以只读方式打开目标文本文件D.将两个源文件内容复制到目标文件E.将目标文件改为指定的属性F.显示目标文件将书上例程11的内容输入p6.c后，编译执行。体会：也许这学期的三个实验中就这个最难了。不仅有书上的概念，书上讲的不清楚的，还得自己从网上搜集资料。对于Linux中文件的软硬链接理解得算是透彻了，对于i节点的理解也更深入了一步，Unix系统的内核结构真的是非常方便实用，基于它衍生的许多技术都将是我未来关注学习的焦点。附录：（源程序）/p3.c#include#include#include#include#include#include#include#include#define TIME_STRING_LEN 50char *time2String (time_t tm,char *buf)struct tm *local; local=localtime(&tm); strftime(buf,TIME_STRING_LEN,%c,local); return buf;int ShowFileInfo(char *file)struct stat buf; char timeBufTIME_STRING_LEN; if(lstat(file,&buf) perror(lstat()error); return 1; printf(nFile:%sn,file);printf(1)On device(major/minor):%d %d,inode number:%ldn,major(buf.st_dev),minor(buf.st_dev),buf.st_ino);printf(2)Type:%07ot Permission:%05on,buf.st_mode & S_IFMT,buf.st_mode & (S_IFMT);printf(3)Over id:%dt Group id:%dt n4)Number of hard links:%dn,buf.st_uid,buf.st_gid,buf.st_nlink); printf(5)Size:%ldt n6)Last access:%s,buf.st_size,time2String(buf.st_atime,timeBuf); printf(n Last modify inode:%snn,time2String(buf.st_atime,timeBuf); printf(7)Datablocks:%d , %dtn,buf.st_blksize,buf.st_blocks); return 0;int main(int argc,char *argv)int i,ret;for(i=1;i1)printf(n);return ret;/p4.c#includeextern int etext,edata,end;main()printf(etext:%6x t edata:%6x t end:%6 n,&etext,&edata,&end);/p5.c#include#include#include#include#include#define SHW_ADR(ID,I) printf(The id %s t is at adr:%8xn,ID,&I);extern int etext,edata,end;char *cptr=Hello World.n;char buffer125;main() void showit(char *); int i=0; printf(Adr etext:%8xt Adr edata:%8x Adr end:%8xnn,&etext,&edata,&end); SHW_ADR(main,main); SHW_ADR(showit,showit); SHW_ADR(cptr,cptr); SHW_ADR(buffer1,buffer1); SHW_ADR(i,i); strcpy(buffer1,A demonstrationn); write(1,buffer1,strlen(buffer1)+1); for(;i1;+i) showit(cptr);voidshowit(char *p) char *buffer2; SHW_ADR(buffer2,buffer2); if (buffer2=(char *)malloc(unsigned)(strlen(p)+1)!=NULL) strcpy(buffer2,p); printf(%s,buffer2); free(buffer2); else printf(Allocation error.n); exit(1); /p6.c#include#includeint main(int argc,char *argv) char s1024; FILE *fp; if(fp=fopen(argv1,r)!=(FILE*)0) while(fgets(s,1024,fp)!=(char *)0) puts(s); else fprintf(stderr,file open error.n); exit(1); exit(0);实验五题目：FAT 文件系统实验姓名：金玉倩 学号：06122565 实验日期：2009.1 实验目的：1、从系统分析的角度出发，了解FAT文件系统的组织结构和文件的存储方式。2、进一步理解操作系统文件管理的基本思想。实验内容：1.进入DEBUG环境，装入FAT文件系统结构。执行命令：L 0 0 0 212观察1.44M软盘中FAT12文件系统结构。执行命令：D 0000软盘有两面，每面80个磁道，每个磁道18个扇区，每个扇区512个字节，所以软盘的容量是2*80*18*512 = 1474560, 1474560/1024/1024大约为1.44M。3分析文件分配表结构，了解用簇链映射的文件的链式存储结构。执行命令：D 200思考：上面屏幕显示首簇号为003的文件共包括几个扇区？它分布在哪几个物理扇区上？答：首簇号为003的文件共包括2个扇区，它分布在0道0面2、3扇。4观察1.44M软盘中文件目录表FDT以及文件目录结构执行命令：L 0 0 0 21说明：将逻辑扇区0H开始的共21H个物理扇区装入DS:0000H起始的内存。执行命令：D 2600说明：显示从2600H地址开始的FDT文件表。思考：计算1.44M的软盘根目录最多可以容纳多少文件？答：1.44MB软盘的文件目录表FDT共14个扇区，每个文件的目录登记项占用 32个字节，用作目录的一个扇区（512字节）最多只能装入512/32=16个文件。因此，1.44MB软盘的根目录下最多可建文件或子目录224个。 上图屏幕显示的文件BAK.txt的目录项中标示该文件的首簇号在何处？该文件是什么属性？答：首簇号在第2行的1A1B字节处，首簇号为002，该文件属于归档文件。书上显示的文件office.txt首簇号在第6行的1A1B字节处，首簇号为091，属归档文件。书上面的屏幕显示第12行目录项表示的是什么项目？答：第12目录项表示卷标。5观察1.44M软盘中文件目录表的长文件名目录结构思考：书上面屏幕显示的23行是什么目录项？答：长名的第一项，也是最后一项。若有一个文件名共长34个字符，要占多少目录项？答：四个目录项，三个长目录项和一个短目录项。6自己动手做：观察测试软盘的FDT区，找到名为BAK的文件目录。该文件是什么类型的文件？文件放在磁盘的哪个位置？占用几个存储单位？调出其内容看看。该文件为BAK.txt，属于归档文件。察看其首簇号为002，对应了数据区21H逻辑扇区。执行：L 0 0 0 21 D 2600察看内容执行：L 8000 0 21 8找到文件123.TXT的存储位置。调出文件的第二快将文件的第512字节开始的128个字节，改写成“Happy New Year！”。再写回原文件。并用常规方式打开文件察看效果。操作步骤：L 0 0 0 21D 2600L 8000 0 22 8D 8000D 8200F 8200 “Happy new Year!”W 8000 0 22 8总结：FAT文件系统的结构是如何组织的？答：经过格式化操作之后，系统将在软磁盘上建立以下的数据结构：（1） 引导记录（DBR）：位于0面0道1扇区，说明磁盘结构信息。（2） 文件分配表（FAT）：用于记录磁盘空间的分配情况，指示硬盘数据信息存放的柱面及扇区的信息指针。其表项可以是以下四种表示方式之一：A一个数字，代表指向另一个簇的指针。B数字0，表示一个未使用的簇C一个坏扇区标记D文件结束标记符EOF（3） 文件根目录表FDT：一个指示以存入数据信息的索引。记录磁盘上存储文件的大小，位置，日期和时间等数据。（4） 数据区：存放数据信息。系统怎样实现文件的逻辑块到物理块的映射？答：文件分配表(FAT)是在链表结构的基础上，把每一个物理块当中的链表指针抽取出来，单独组成一个表格，也就是，并把它存放在内存当中，然后，如果要随机地区访问文件的第n个逻辑块，可以先从FAT表中查到相应的物理块地址，之后根据这个地址直接去访问磁盘，这样速度就比较快。文件分配表的具体实现是，在整个文件系统中设置一个一维的线性表格，它的表项个数就等于磁盘上物理块的个数，并按照物理块编号的顺序来建立索引。对于系统中的每一个文件，在它的文件控制块中记录了这个文件的第一个物理块的编号X1，然后在FAT表的第X1项中，记录了该文件的第二个物理块编号X2.就这样一直下去，从而形成了一个链表。在链表的最后一个节点中，存放了一个特殊的文件结束的标识。下图所示是文件分配表的一个例子。通过文件1的目录项可以知道，它的第一个逻辑块存放在第一个物理块中。然后去查询FAT表，可以知道，它的第二、第三个逻辑块分别存放在第二、第三个物理块中。FAT表的第三项是一个特殊的值0xFFFF，表明文件的结束，所以该文件总共有三个块。类似的，文件2也有三个数据块，分别存放在第四、第五和第七个物理块中。体会：这个实验很好的结合了书上对于FAT文件系统结构的阐述。对FAT的组织结构和文件的存储方式，有了更实际的认识。这个实验是在同学帮助下完成的，对于1.44M软盘不是很熟悉，不过硬盘的道理应该差不多，对于操作系统这门课有很实际的意义。实验六题目：内存分配和设备管理实验姓名：金玉倩 学号：06122565 实验日期：2009.1 实验目的：了解Linux管理设备的基本方式。实验内容：1用ls杔命令观察设备文件的组织方式。执行：$ls 杔 /dev思考：Linux管理设备的方法与管理文件的方式有何异同？为什么用管文件的方式来管设备？有什么好处？答：管理设备和管理文件的相同之处在于都是文件系统来管理。不同的是管理设备还需要设备控制器、设备与控制器之间的接口、缓冲管理等。