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Linux基础实验

目录

实验一 3
实验二 4
实验三 6
实验四 9
实验五 11
实验六 14
实验七 16

实验一 螺旋矩阵
一、 实验目的
1. 熟悉linux下c程序编写。
2. 掌握Makefile编写方法。
二、 实验环境和工具
Red Hat Linux
三、 实验流程
1. 编写螺旋矩阵程序
2. 编写Makefile文件
四、 实验结果

五、 实验心得
通过这次实验，我熟悉了linux下c语言程序的编写，掌握了vi的一些常用操作，学会了使用gcc命令和makefile文件两种方法编译程序。同时也使我熟悉了linux里常用命令的使用，还有，学会了挂载U盘的方法，可以很方便的往linux里传送文件。
六、 关键代码
Makefile 文件
CC=gcc
EXEC=juzhen
OBJS=juzhen.o
all:$(EXEC)
$(EXEC):$(OBJS)
$(CC) -o $@ $(OBJS)
clean:
-rm -f $(EXEC) $(OBJS)

实验二 添加、删除用户
一、 实验目的
1. 设计一个shell程序，分组批量添加用户。
2. 再设计一个批量删除用户的shell程序。
二、 实验环境和工具
Red Hat Linux
三、 实验流程
1. 编写shell程序
2. 修改文件权限
chmod +x addusers
3. 运行脚本
四、 实验结果
添加用户：

删除用户：

五、 实验心得
通过本次实验，我了解了shell脚本编程的方法和其语法规则。掌握了使用shell脚本程序添加、删除用户的方法。需要注意的是：shell脚本直接用vi编写，要特别注意空格。
六、 关键代码
添加用户：

删除用户：

实验三 驱动螺旋矩阵
一、 实验目的
1. 掌握驱动模块的建立、插入和删除。
2. 利用驱动模块实现测试程序输入矩阵的行和列，驱动程序生成相应的字母螺旋矩阵。
二、 实验环境和工具
Red Hat Linux
三、 实验流程
1. 编写驱动程序。
2. 编写测试程序。
3. 编写Makefile文件。
4. 编译程序，插入驱动模块，运行驱动程序，观察运行结果，删除驱动模块，再次运行测试程序，观察运行结果。
四、 实验结果
1.插入驱动模块后测试程序运行结果：

2.删除驱动模块后测试程序运行结果：

五、 实验心得
通过这次实验，我对linux下驱动程序的工作原理有了一定的了解，认识了内核态和用户态的区别。Linux以文件的形式定义系统的驱动程序，驱动程序不仅仅是内核的一部分，也是连接用户态和内核态之间的桥梁。我学会了简单的驱动程序的开发和测试方法。本次实验我遇到的难点有以下几点：
1. 实验要求输出一个字母螺旋矩阵，测试程序应当定义一位数组还是二维数组。
解决方法：使用一维数组，编程简单，在输出是将一维数组以二维形式输出即可。
2. 驱动程序中如何实现螺旋矩阵。
解决方法：在驱动程序中另写一个螺旋矩阵函数，在ssize_t_evan_write函数里调用。
六、 关键代码
1.驱动程序：
static char drv_buf[1024];
static ssize_t evan_write(struct file *filp, char *buffer, size_t count)
{
int row;
int col;
copy_from_user(drv_buf,buffer,count);
row=(int)(drv_buf[0]);
col=(int)(drv_buf[1]);
printk("user write data to drivers!\n");
solve(row,col);
｝
3.测试程序：
int main（）｛
……
printf("please input two integer:\n");
scanf("%d%d",&row,&col);
buf[0]=(char)(row);
buf[1]=(char)(col);
write(fd,buf,2);
printf("Read %d bytes data from /dev/evan \n",row*col);
read(fd,buf,row*col);
showbuf(buf,row,col);
ioctl(fd,1,NULL);
close(fd);
return 0;
}

void showbuf(char * buf,int row,int col)
{
int i;
for(i=0;i 实验心得
通过本次实验，我了解了Linux下多线程机制，线程是系统能够独立调度和分配的最基本单位，可以理解为是进程基础上的进一步细化。一个程序中同时运行多个线程来完成不同的任务，称之为多线程。哲学家进餐问题是经典的同步问题，我先是去网上查找相关资料，找到了程序源码，一开始编译不通过，报告“段错误”，是因为代码中有些字符不规范，修改后编译通过。经运行测试，程序中缺少延时机制，无法得出程序运行结果，我在程序里加了sleep语句后程序结果可读性大大改善。从这个实验我也认识到培养在网上检索资料的能力的重要性。
六、 关键代码
注：加粗部分为修改部分
sem_t chopsticks[PEOPLE_NUM];
pthread_mutex_t mutex;
void *philosopher(void *arg){
int state = THINKING;
int right = (id + 1) % PEOPLE_NUM;
int left = (id + PEOPLE_NUM - 1) % PEOPLE_NUM;
while(1){
switch(state){
case THINKING:
sleep(1);
……
break;
case HUNGRY:
sleep(2);
strcpy(ptrState,"Hungry");
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(sem_wait(&chopsticks[left]) == 0){//非阻塞状态
if(sem_wait(&chopsticks[right]) == 0){//非阻塞
pthread_mutex_unlock(&mutex);
state = EATING;
}else{
state = THINKING;
sem_post(&chopsticks[left]);//释放请求的得到的left筷子
}
}
break;
case EATING:
sleep(3);
sem_post(&chopsticks[left]);
sem_post(&chopsticks[right]);
……
break;
}
}
pthread_exit((void*)0);
}
int main(){
pthread_t tid[PEOPLE_NUM];
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
for(i 0 ; i < PEOPLE_NUM ; i ++){
sem_init(&chopsticks[i],0,1);
}
for(i = 0 ; i < PEOPLE_NUM ; i ++){
pthread_create(&tid[i],NULL,philosopher,(void*)i); ；创建五个哲学家线程
}
for(i = 0 ; i < PEOPLE_NUM ; i ++){
pthread_join(tid[i],NULL); ；等待线程执行结束
}
return 0;
}

实验五 shell模拟程序的设计与实现
一、 实验目的
1. 理解shell的概念及其执行过程。
2. 实现一个交互式shell，具备的功能至少有：打印提示符，获取用户输入指令；解析指令；寻找命令文件，执行指令。
二、 实验环境和工具
Red Hat Linux
三、 实验流程
1. 明确程序的功能要求。
2. 逐步实现程序功能：打印提示符、获取用户输入命令、解析命令、寻找命令文件、执行命令。 代码见关键代码部分。
四、 实验结果

五、 实验心得
本次实验，让我学会了简单的shell模拟器的编程实现，理解了shell模拟器的工作原理和工作过程。Shell是操作系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的接口，负责接收用户命令并把其送入内核去执行。通过shell，用户可以方便的管理计算机资源。Shell模拟器不断的接收用户指令并解析执行，直到用户关闭它，所以程序中要有一个while（1）循环。实验中我只实现了对几个常用指令的解释执行，基本模拟了shell的实现。我感觉本次试验的难点是：如何将用户输入的指令与系统中的指令正确对应；字符串操作不熟悉，一些函数不知道。C语言提供了strncasecmp函数进行字符串比对，然后根据返回值进行相应的指令处理即可。
六、 关键代码
while(1) {
path=get_current_dir_name();
memset(cmd, 0, 1024);
printf("@zhangyu %s>$ ",path);
fgets(cmd, 1000, stdin);/*接受用户输入，命令最长1000个字符*/
cmd[strlen(cmd) - 1] = 0;/*去掉输入的回车符*/
b = transcmd(cmd);/*分析取得用户命令字*/
switch(b){
case 9:/*如果是Bye*/
printf("See you later!\n");
break;
case 1:/*切换工作目录*/
if(chdir(cmd + 3) != 0) {
printf("chdir(%s) error!%s\n", cmd + 3, strerror(errno));
}
break;
case 2:/*ls命令*/
case 7:/*cp命令*/
case 8:/*pwd命令*/
system(cmd);
break;
case 3:/*pid命令*/
printf("%d\n", getpid());
break;
case 4:/*rm命令*/
remove(cmd + 3);
break;
case 5:/*mkdir命令*/
mkdir(cmd + 6, 0755);
break;
case 6:/*mv命令*/
p = strchr(cmd + 3, ' ');
*p = 0;
rename(cmd + 3, p + 1);
break;
case 0:/*不能识别的命令*/
printf("Bad command, try again! All aviable commands are:\nlogout cd ls pwd pid rm mkdir mv cp\n", getpid());
break;
}
}
}
char transcmd(char * s)
{
if(!strncasecmp(s, "cd", 2)) return 1;
else if(!strncasecmp(s, "ls", 2)) return 2;
else if(!strncasecmp(s, "pid", 3)) return 3;
else if(!strncasecmp(s, "rm", 2)) return 4;
else if(!strncasecmp(s, "mkdir", 5)) return 5;
else if(!strncasecmp(s, "mv", 2)) return 6;
else if(!strncasecmp(s, "cp", 2)) return 7;
else if(!strncasecmp(s, "pwd", 3)) return 8;
else if(!strncasecmp(s, "bye",3)) return 9;
else return 0;
}

实验六 系统调用
一、 实验目的
1. 理解系统调用过程
2. 学会自己添加系统调用
二、 实验环境和工具
Red Hat Linux
三、 实验流程
1. 决定系统调用名字，本实验中叫__NR_print_info，内核中系统调用实现程序的名字：sys_print_info。之后在头文件unistd.h添加系统调用号，该文件所在目录是/usr/include/asm/unistd.h,如下：

2. 在系统调用表中添加相应表项，系统调用表所在目录：/usr/src/linux-2.4/arch/i386/kernel/entry.S
3. 添加实现程序，目录：/usr/src/linux2.4/kernel/sys.c
4. 修改Makefile文件，将版本号改为-17（用来区别之前的系统）。
5. 编译内核：进入内核所在目录，依次输入如下命令： make mrproper; make clean; make menuconfig; make dep; make bzImage; make modules; make modules_install
6. 将生成的新内核移动到boot下并改名，操作如下： cp /usr/src/linux-2.4/arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.4.20-17 ; cp /usr/src/linux-2.4/System.map /boot/System.map-2.4.20-17 ;cd /boot ; mkinitrd initrd-2.4.20-17.img 2.4.20-17
7. 修改grup文件，添加新启动项
8. 重启系统，进入新内核，编写测试程序，运行调试。
四、 实验结果

五、 实验心得
系统调用是内核提供的、功能十分强大的一系列函数，是用户程序与内核交互的一个接口。通过本次实验，我理解了系统调用的实现过程，应用程序执行系统调用后，从用户态切换到内核态，之后在内核空间调用内核函数，执行完毕后从内核态切换回用户态。实验中不好理解的一点是如何根据系统调用号259在系统调用表中找到相应表项。系统调用表中有一句代码：.rept NR_syscalls-(.-sys_call_table)/4. 开始的“.”代表当前地址，sys_call_table代表数组首地址，所以两个变量相减，得到差值表示这个系统调用表的大小（字节数），之后再除以4（每个系统调用占四个字节），得到系统调用个数。一开始我总是做不成功，是因为在添加系统调用号的时候添错了地方，我加在了/usr/src/linux-2.4/include/asm-i386/unistd.h，改正后便实现了。
六、 关键代码

实验七 FloppyLinux的实现
一、 实验目的
1. 了解linux的引导过程。
2. 实现一款FloppyLinux。
二、 实验环境和工具
Red Hat Linux
工具：busybox
三、 实验流程
1. 软盘安装引导器
a. 对软盘建立ex2文件系统
#mke2fs /dev/fd0
b. 将系统中grub目录下的引导文件stage1,stage2复制到软盘中
c. 配置grub信息
2. 配置busybox相关选项
Make menuconfig

前三个选项中只选择第一项，其他默认。

3. 编译并安装busybox
4. 建立临时目录，该目录为软盘的文件系统
5. 建立设备列表
6. 建立启动配置文件(重点步骤)
7. 制作镜像文件 initrd.img
8. 检查，用loop设备把镜像文件重新挂装到文件系统里，之后压缩镜像文件。
9. 编译linux内核
注意make menuconfig步骤，按照书上的要求来，最后我编译的内核大小为810k。
10. 整合启动盘
11. 测试
四、 实验结果

五、 实验心得
通过本次实验，我了解了linux系统的启动过程，进一步熟悉了linux内核编译过程。学会了floppylinux的制作方法，做成之后非常有成就感。我认为本实验并不难，考验的是细心。实验步骤很多，每个步骤出现错误，都有可能导致实验失败。所以要力求每个步骤准确无误，特别是建立启动配置文件的时候，要仔细核对每一个单词，特别注意空格。第一遍没有成功，原因就出在这里。总之，面对一个步骤复杂的事情，要细心。
六、 关键代码
Inittab:
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:/bin/sh

rcS:
#!/bin/sh
mount –a
# chmod 755 rc.sysinit

fstab:
proc /proc proc defaults 0 0

grub.conf
timeout 0
default 10
title FloppyLinux
root (fd0)
kernel /boot/bzImage
initrd /initrd.img.gz