unix系统设计报告及答案

《UNIX_Linux操作系统内核结构》课程报告1、如果几个进程竞争一个缓冲区，内核保证没有一个进程会永远睡眠等待，但并不保证不会出现一个进程一直等待得不到缓冲区的情况发生。请重新设计算法getblk以保证一个进程最终能用上一个缓冲区。答：getblk算法输入：文件系统号块号输出：现在能被磁盘块使用的上了锁的缓冲区{ While(没找到缓冲区）{ If(块不在散列队列中){If(空闲表上无缓冲区){ Sleep(等候“任何缓冲区变为空闲”事件); Continue;}}}}2、在通常的目录结构中，对目录项的搜索都是线性的。请设计一种新的目录结构，其中各目录项是按其hash值以某种方式排列的，对其中目录项的搜索也是按其hash值来查找的。答：3、一个进程可以用“追加写（APPEND）”方式打开一个文件，这表明每次写操作都是从标识当前文件尾的字节偏移量处开始。如果一个进程以“追加写”方式打开一个文件，并定位于文件头，会发生什么呢？答：4、设计一个系统调用，该系统调用将一个已存在的文件截为任意给定的大小，并说明实现方法。答：5、UNIX系统V允许一个路径名分量最长达14个字符。namei算法把一个路径名分量中多余的字节截掉。假设保持定长目录项的目录结构，应该怎样设计目录结构和namei算法，才能允许任意长度的目录项名称？答：更改文件系统中SFD中文件名的长度以及加大namei中目录变量的字节即可。首先，namei判定搜索路径名是从根目录开始的绝对路径名，还是从当前目录开始的相对路径名。如果是绝对路径名，则将根目录置为目录变量，否则将当前目录置为目录变量。其次，namei以目录变量为依据，搜索到该目录变量所对应的内存i节点，并验证存取许可权。如果该目录文件是可以存取的，则依次将该目录变量所对应的目录文件块读入内存，并且顺序搜索与路径名中目录变量的下一个分量相匹配的文件名。如果未找到相应的分量，则表明文件系统中不存在相应的文件或路径名有错。否则，如果路径名未搜索完毕的话，则namei反复将目录变量沿路径名下移，且重复从搜索目录变量对应i节点开始的上述操作。当路径名搜索完毕，且已找到对应文件名时，返回该文件名所对应的内存i节点指针。6、在UNIX的文件系统中，文件的物理存储结构是以索引方式来组织的。如果将存储结构改为串联方式，即在每个数据块的末尾加上一个指向下一个数据块的指针，则文件系统应做哪些修改？答：7、如果有10个进程都要对同一个文件进行顺序地读操作，请分析比较这10个进程分别在串行运行和并行运行这两种运行模式下，哪一种的综合效率更高？答：并行运行的综合效率更高，由于对这个文件的访问都是顺序的读操作，所以第一个进程将文件从磁盘上调入内存之后，使用完之后是可以继续供下一个进程访问的；而如果串行运行的话，有可能第一个进程访问完这个文件之后，文件的开头部分已经被置换出内存了，需要重新调入内存；并行运行可以节省的文件在内存和磁盘交换的时间，所以并行运行的综合效率更高。8、下面的代码段创建一个具有两个进程的环。intfd[2];pipe(fd);dup2(fd[0],STDIN_FILENO);dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);close(fd[0]);close(fd[1]);pipe(fd);if(fork()==0)dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);elsedup2(fd[0],STDIN_FILENO);close(fd[0]);close(fd[1]);其中dup2(oldfd,newfd)函数是把文件描述符oldfd指向的内容复制到文件描述符newfd中，STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO是进程的标准输入和标准输出文件描述符。试分析其主要工作过程。如果用此结构来建立三个进程的环，又该如何修改该程序？答：父进程首先将标准输入、标准输出重定向到第一个管道的读端和写端；然后将标准输出重定向到第二个管道的写端。进行了if语句后（第二个连续的close前）父进程的文件描述符。【0】pipe1读【1】pipe2写【2】标准错误【3】pipe2读【4】pipe2写子进程的文件描述符表【0】pipe2读【1】pipe1写【2】标准错误【3】pipe2读【4】pipe1写由于子进程继承父进程的文件描述符表，这时候它的标准输入和标准输出分别是pipe1的读端和写端，然后子进程用自己的代码将标准输入重定向到pipe1的读端。所以，整个代码运行后是这样的：父进程子进程【0】pipe1读【0