西电软院操作系统课程设计报告

1、操作系统课程设计实验报告册班级:学号:目录实验说明重要提示实验 1系统调用实验 2核模块实验 3文件系统实验 4设备管理实验说明1实验做为学习的重要促进手段，是为了深化对理论的理解，锻炼实践动 手能力。2实验同时也作为考核的手段。3实验容会在课程进行中下达，并且会分次地、部分地被抽查。4课程结束时，要求把所有的实验整理成一个完整的电子文档并上交，做 为最后成绩的评定依据。5如果有兴趣的合适的题目，也可自己选题目。格式说明1本文档文件名命名为“ 学号- ”，如“ 13071000_小王”。2留白部分不足的自己调整长度，也可加页（增加容应在表格） 。3每次的实验报告都要在这个文件中（按照实验次序依

2、次）增加，而不是 每次一个新的 word 文件。4 本文档保存为doc格式（请勿用 Word2007的docx格式）。重要提示：1实验正文建议使用小四号或五号宋体。2若附加图形，则请直接嵌入到实验手册相应位置。3各实验的源程序，请按实验分目录存放，如第一个实验的源程序存放在 目录 lab1 下，第二个实验的源程序存放在目录 lab2 下等等，依次类推 可互相讨论，但严禁抄袭网络或同学的实验结果。头验编号1题目系统调用实验 目的为Linux核增加一个系统调用，并编写用户进程的程序来测试 要求该系统调用能够完成以下功能：1. 该系统调用有1个int型参数，返回值为int。2. 若参数为偶数，则输出

3、自己学号后四位3. 若参数为奇数，则输出自己学号的后五位实验 容1. 系统调用的实现2. 增加系统调用3. Linux核的构建报告 容要 求(1)(2)实现方法和思路 测试及结果报告正文要给linux增加系统调用，可以用修改核源码并重新编译的方法实现 一：基本过程是1. 在系统调用表文件中给要增加的一个系统调用的名字2. 在系统调用号文件中给要新增的系统调用分配一个系统调用号3. 增加系统调用声明4. 添加系统调用的实现5. 重新编译核6. 编写测试驱动函数，测试系统调用是否添加成功:在系统调用表文件中增加系统调用的名字.long sys rtjtgBigqueuminfD严 335-long

4、 sysperfeventopen.lonq svs mycall:在系统调用号文件中给要新增的系统调用分配一个系统调用号defineNR pipe2331defineNFinotifyinitl332define_NK_preadv333frdefine_NR._pwritev334#def1n电-NR.-rt tgsigqueueinfo335ineNR pe rf event open33&Refine!_NRjiycaTl_337三：增加系统调用声明asfniinkage long sys pevent open( struct perf event 日tl:厂user 4attr u

5、ptrpid t pidr int 匚pu, intgroup -fd, unsigned long flags)asmlinkage long sysmmap pgoff(unsigned long addrf unsigned long lenr unsigned long prot, unsigned long flags, un&igned long fd unsigned long pgoff);asmlinkage long sys mycalKint num)；四：添加系统调用的实现要为linux核增加系统调用，首先必须要实现系统的核调用也就是提供功能的一个函数根据题目要求，当给

6、改系统调用传递int参数为奇数时输出自己学号的后五位，当系统调用接受的参数为偶数时，输出自己学号的后四位所以，系统调用的实现如下可以看到系统调用的实现同基本的C语言没多大差别，只是能使用的库不一样在linux核中的代码不能使用标准C库，只能使用核提供的库所以能调用的函数会有不同最后实现代码如下return ret;asmlinkage long sy_mycall(int nunt) ii (num 2 G) priirtk(225厂);else printk(12257*)； return num；当参数num为偶数时输出2257也就是学号的后四位当参数为奇数时输出12257也就是学号的后四

7、位可以看到输出函数式 printk 而不是printf ，因为在核中不能使用标准C函数五：编译核六：测试系统调用测试驱动函数如下include include 屯dlib.hint main(voi3)prlntf(M%dnBt syscall(337r 5); return 0;测试输出如下由于在系统调用实现时忘记在末尾加换行符了。所以输出的两个是在一行的 也就是2257和12257，但是可以看到系统调用时实现了的。头验编号2题目核模块实验 目的1. 学习linux核模块的编写及加载的方法2. 理解linux核模块的机制实验 容1. 编与linux核模块并测试2. 编写可以带参数的linux

8、核模块并测试3. 使用核模块的方法为linux增加系统调用1、用核模块的方法完成实验1的报告 容要 求(1)(2)实现方法和思路 测试及结果报告正文实验容:编写一个核模块；编译该模块；加载、卸载该模块;实验步骤：新建模块目录用编辑器（Vi ）编辑源文件1 #tn匚ludm 2 fltnclude *=linux/module .3 include clvnux/kernel44 static tnt hello_tntt(votd) 5 printkf Hello worldn);1 return 0;8 910 5titir void hello_exit( oi*- ) f11 prifi

9、tkCHello module exttn)H12 1313 moduleintt(hellointt);14 module_extt(hello_extt);15 - -16 MODULE_ LI CENSE ( GPL*1)；17 MODULEAUTHORCxtanb1)；18 HODULE2DESCRIPTIOM(,rhello19 _分析：模块入口函数为 hellonit()，由modulenit()宏指定，在模块被加载的时候被调用向系统注册。入口函数的返回值：0表示成功，非0表示失败。模块的退出函数为hello_exit()，由module_exit()宏指定，在模块被卸载时被调用向

10、系统注销，主要来完成资源的清理工作。它被调用完毕后，就模块就被核清除了。一个模块最少需要有入口和退出函数。2.4核后，引入识别代码是否在GPL许可下发布的机制。在使用非公开的源代码产品时会得到警告。通过宏MODULE_LICENS“(GPL)，设置模块遵守 GPL证书，取消警告信息。 宏MODULE_DESCRIPTION用来描述模块的用途。宏MODULE_AUTHO用来声明模块的作者。宏MODULE_SUPPORTED_DEVI声明模块支持的设备。这些宏都在头文件lin ux/module.h 定义，使用这些宏只是用来提供识别信息。用编辑器编辑Makefile1 obj-t*i := hel

11、Lo_nodLile.o:=/lib/modules/3 11.0-S-generij/build3 pho := shell pid)呵 nodules：nndul?*imodulesinstal.1.$(HAKE) -C S(KERNELDTR) H=SPWD ules_lnstall:$(MAKE) -C S(KERNELDIR) M-$(PWD.depend.tirp_i/ersion编译模块rootxk5nEvnS?7x?SD7Sork?pocc7operatTn5ystcn7a?s?5n?n57nuT?5T!KcLeanr*i -rf *o *- core depend *. en

12、d *.ko *nodt tnp_verslonsrootxlanbt/home/xlanb/orkspjcefoperattng sysren/deslgnlng/nodulesM nakenidke -C e( lc/bulid N/hone/xldnb/lAorkSpdLe/opyr dtLng_i ystem/de5gnlng/modules nodulesnakel: IE衽进入目录 /usr/sre/Linux-headers - J* 11,0-26 generichCC MJ /hone/xtanb/UarkSpace/aperattng-System/deslqning/ro

13、duLes/heLLo-Fiodu Le Building modules ? tage 2.MODPOST 1 nodulesCC/hone/xi rinb/WorkSpace/opera fi rig_sy stem/desi gni ng/modules/he! loodulenod,oLD M/honexianb/Harkspace/opcrating system/designinq/rodules/hello modulekonakei:正在离开目 录-3b 11.fl-26-generic加载删除模块rootxidnb: /honc/xianb7Mork5p 2500), low

14、ering kernel.per仁exnt_ri ax_&anpl.e_rate to seeeo142(56.5?96fll Hello morld14273.361773 Hello nodule exit带参数的模块rootxi Anh: /hrm?/xi.anb/orksparf foperati.ng qy負tRnfcie$ignin幻/nodulr丐曹 |includeinclude Iffinclude vllnux/modulepai tfinclude MODULE_LICENSE()；*who -;stat；i tines =: nodule_param(times f n

15、 f _IRUSR); noduljp3ar)(胖ho, chrp, S_IRUSR);匚 tnt hetlo_tnitCvoid) tnt I;for (i =; I tines; i+-t)prtntk(.j 、 t who);return ;static vo i hello_ejctt( old) printk(, who);mdule_tnit (hello_intt); pioduIe_extt(helLo_extt);传入参数扯ignb:/ho阿色丿operating电igrYlng/Eodul色呂_p/ank in呂nd p日日n t亡st.ka whoKianb输出结果142

16、66,529661 Hello world14273.961773Hello nodule exit：14522. 9790(0) hellOp xianbi14522.939797(1) hello, xianbl145?.959800(?) hull叫 Ktanbl容二：用核模块的方式为系统添加一个系统调用为Linux核增加一个系统调用，并编写用户进程的程序来测试。 要求该系统调用够完成以下功能：1. 该系统调用有1个int型参数，返回值为int。2. 若参数为偶数，则输出自己学号后四位3. 若参数为奇数，则输出自己学号的后五位基本思路就是通过修改系统调用参数表所在的存地址并加入系统调用即

17、可实验编号3题目文件系统实验 目的1. 了解/proc文件系统2. 掌握修改/proc文件系统的方法3. 利用/proc与核交互创建以及使用/proc文件实验 容1. 利用/proc与核交互2、利用核模块方法创建/proc文件报告 容要 求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报告正文实验本实验只使用标准C函数进行修改/proc文件也就是说直接read write /proc里的文件从而达到与核交互的目的代码如下1 ginclude 2 include 3 # include sysZstat.44 int mainfint argc, char * argv)FILE * fp = fop

18、en(argvlf w)?8 if (fp = NULL)9 10 prints(Error while open file hoTnameXn);11 1213 char Fuf= argu 1;14 /chmodf 7prQc/3y5Zkernel/ho5tnane,r777) i15 /int ten =fwrite(bbbtlt3tfp);1617fseekffp, SEEK SET)；ISfprintfl-fpr drgv2);19Ifif (len = 0)2Q /printf(Error while write file hostnamen*；Z1return 0;22 输出结果

19、 xianbxianb:*/prac_fs/pral$ cat /proc/sys/kernel/hostname txbxianbXianb; -/proc_fs/pral$ |可以看到实现了功能完成了host name文件的修改xianbgxianb:*/pro匚hostname tsb容二：通过核的/proc编程接口进行/proc文件的操作本试验通过构造可加载核模块，通过核的/proc编程接口进行/proc文件的操作需要用到的基本函数有struct proc_dir_entry*create_proc_entry(const char *name, mode_t mode, struct

20、proc_dir_entry *parent)这个函数创建一个 /proc 文件struct proc_dir_e ntry *create_proc_read_e ntry( const char *n ame, mode_t mode,struct proc_dir_e ntry *base, read_proc_t *read_proc, void *data)这个函数仓 U建一个/proc的只读文件structproc_dir_entry*proc_mkdir( const char *name, struct proc_dir_entry*parent)这个函数创建一个/proc目录

21、删除节点(文件或者目录)remove_proc_e ntry()void remove_proc_e ntry ( const char *n ame, struct proc_dir_e ntry *pare nt)该函数将删除一个proc节点(按文件名删除)以上函数只能创建一个文件，要想使创建的文件发挥作用，还有两个域的值需要填写，它们是 read_proc 禾口 write_proc 。该两个函数都是回调函数，当对文件进行读写时，系统会自动调用相应的回调函数。可以使用write_proc 函数向/proc中写入一项。这个函数的原型如下int (*write_proc) (struct f

22、ile *file, const char *buffer, unsigned long count,void *data)file参数实际上是一个打开文件结构(我们可以忽略这个参数)。buffer参数是传递 给您的字符串数据。缓冲区地址实际上是一个用户空间的缓冲区，因此我们不能直接读取它。count参数定义了在buff中有多少数据要被写入。data参数是一个指向私有数 据的指针可以使用read_proc函数从一个/proc项中读取数据（从核空间到用户空间）。这个函数的原型如下：int （*read_proc） （char *page, char *start, off_t off, int

23、count, int *eof, void*data）page参数是这些数据写入到的位置，其中count定义了可以写入的最大字符数。在返回多页数据（通常一页是4KB ）时，我们需要使用start 和off参数。当所有数据全部写入之后，就需要设置eof （文件结束参数）。与 write 类似，data表示的也是私有数据。此处提供的page缓冲区在核空间中。实验代码如下Qinclude ? Unclude.hi #iinElu(| 4 firtlude 1inLU/sthed.、*inctude i synlink；ie-11 int proc_re*d_currentI charchar - i

24、tart. off_t offr int count * intvoid*data)n 13int len；t4try nodule qet (THIS MODULE)；I tten = sprlnlfl page. CounT process usages: nnpid):16 nodule put(THIS MOOULE);17 世5柑 len；18 220 mt prK readJiellolchar *page, chair * &tart. off_t off, int count, int *eofvoid * data21 i:int len：24try ncdule qet (

25、THIS HOCULE)；2blen = sprlntf (pageJ *jcianb tEssage： snwrlte:, CLirrent-cannir global buffer；灼module pJt (THIS MODULE I；2freturn lenj28 2936 int proc_write_hello(struct File * FiLe. const char * buF, unsigned lung count . void * ddtdi 3L = STRINGLEN) 35leh = TRIMGLEM - 1;Jb eLse 37 len - COURT：39Jte

26、n cwnt;59copy f fob userfgLobat buff er P buf P ten;41 gWWl buHer len = iB,42 KduU put (THIS HOOULEJj43 return-lefli；44 454匕 static int lnit (void)47 4txanpVt dir - prcc 血対丄93门31丄丄2品 mull；壯current file * crsste proc read sniryrtal. Q6C6, example dlr, proc rad current NULL):beUo_file = re ad _ proc =

27、 proc read hells：!.fwllo_filt -!write_proc = proc write Iwtla；54synlink - proc_sylink(taHg_too, cxanpltir, Fdngj；5$rtturn 0；57 5&5 static vcnid cleanup (veld)M 61refliovt_prdC_entry(Bta* exBmple_dllr;6?rp fQC_en t ry ( t s rig. ejca*l史jdir;63rewovprockertry(xianb, example dir)；氐；proc entry(Bpracl te

28、st -, NULL)；M 666? module_init(iiiith亦 |c dm I e je)c i t (cleanup) i可以看到代码创建一个/proc13121257的目录并且创建两个文件以及一个link文件结果如下rootroote2014-12-9304:69JrootrootQ2014-12-0303:42rootroot02014-12-0304:09tangrootroot42614-12-0394:69tang_too - tangrootrootfl20114-12-0304:69xianbZL53111raottxb:/prac/procL3121257# I

29、I total 8dr-xr-xr-x- rw- rw- rw-trwxrwx rwic-rw- r- - r-若对文件进行读写操作则如下显示rootxbI/proc/proc13121257# cat tang caunt pro匚ess usages:name； catpid: Z831 roottxb:/proc/procl3121257# echo 33 xianb roottxb：/proc/procl3121257# cat xlanb xianb message: catwrite: 33实验编号4题目设备管理实验 目的1. 了解linux设备文件2. 了解linux设备驱动程序

30、的编写实验 容1.实现一个linux字符设备驱动文件报告 容要 求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报告正文1.首先了解linux设备驱动文件的基本数据结构核设备驱动程序表结构(in fs/devices.c)struct device_struct const char *n ame; / device n amestruct file_operatio ns * fops;；字符设备驱动程序的基本操作和数据结构2.字符设备驱动程序：设备表：全局数组 chrdevs255,主设备号是它的下标登记： register_chrdev() / un register_chrdev()缺省操作

31、集合：file_ops: def_chr_fops，仅定义了 open 方法；ino de_ops:chrdev_ ino de_operatio ns,仅 定 义 了 其 中 的file_operati on=&def_chr_fops.关键代码int init fuodulef)printkfhello 13121257n)；/if (register chrdev (6G r DEVICE hlAFIE, &rwbuf fop)if (register chrdev(661 DEVICE NAME. Hrwbuf lcp5) | _ - - printkp1 register errorn);return -1printk(register okn*);return 3；void cleanup module11 unregister chrdev(69 F DEVICE UAHE)；printkCunreg okn;printklbye 13121257n； return ；实现了驱动程序的初始化以及退出清理函数在初始化中用reg