操作系统课程设计汇本报告.docx

课程设计报告课程名称：操作系统原理院系：计算机科学与技术专业班级：CS140 _学号：U202114_姓名：_指导教师：_完成时间：2021年3月11日一(4) 设备驱动程序安装 make,调用Makefile编译设备驱动程序图 4.7make 图编译成功，生成mydev.ko文件sudo insmod mydev.ko挂载模块，再查看设备的主设备号： cat /proc/devices图4.8主设备号的图可见系统为mydev生成的主设备号为248 sudo /dev/mydev c 248 0mydev是设备文件的名字，“c”是指创立的是字符设备文件，248是主设备 号，()是从设备号。图4.9生成设备文件图可见生成了正确的设备文件mydev(5) 测试驱动程序测试程序实现的是先从设备中读出里面初始的字符串U202114813,再把一个字符串写进去，然后再读出来，测试程序详见附件源码，测试实验结果如以下图：先运行命令执行程序：sudo ./test图4.10结果图可见翻开、读、写均正确。最后执行 sudo rmmod mydev来删除模块sudo rm /dev/mydev来删除设备文件4.4 实验四要求理解和分析/proc文件。4.4.1 实验要求了解/proc文件的特点和使用方法；监控系统状态，显示系统部件的使用状态； 用图形界面实现系统监控状态，包括CPU和内存利用率、所有进程信息等可自己 补充、添加其他功能。4.4.2 实验设计及调试这个实验主要是对/proc文件的理解和对gtk的熟练运用。我用gtk里的笔记本 构件画了 3 个页面，分别 为 page one、page two、page threeopage one:显示CPU利用率计算和显示CPU直接用到的实验一第二个局部的显示CPU利用率局部，不同 的是这儿用到了笔记本控件，要把“page one”作为一个button加到notebook上， 还要把算出来的CPU利用率作为一个标签内容加到notebook上，即：GtkWidgct *button4 = gtk_labcl_ncw(Page one);label 1 = gtk_label_new(Hbegin);/ 全局标签 gtk_notebook_append_page(GTK_NOTEBOOK(notebook), labcll, button4);/ 笔记 本容器、子控件、标题名然后创立一个线程去计算CPU利用率，然后实时更新显示出来。page two:显示所有进程信息用gtk来画这个界面的逻辑是：最大的逻辑控件是笔记本notebook,把一个hbox 添加到notebook里，再把显示所有进程信息的表clist添加到一个滚动窗口 scrolled_window里，再把这个scrollcd_vindov添加到hbox左边局部；hbox右边局 部包括一个vbox,这个vbox _h面是一个frame来显示进程大致情况，下面是一个 button用来刷新进程。如以下图4.11:r 11 Hcvscrolled_windowclistKp,int *q,int 这些数字 次态、优先 中的总进程 )遍历时统 显.示出来，notebookclist t *r,int *s)函 文件夹的 级、占用巾 数、运行E 计出来的。 通过void rGtkWidget *burton2 = gtk_button_new_wichabel(刷新g_signal_connect_svapped (G_OBJECT (button2), clicked,G_C/LLBACK (refresh), clist); 当button2上发生click事件时就调用refresh完成刷新。page three:显示一些根本的CPU信息这页就是简单的创立两个frame 1和血me2来显示CPU局部信息和操作系统的局部信息。frame 1 中：CPU 名称通过 char* get_cpu_name(char xbufl)函数获得，CPU 类型通 过 char* get_cpu_type(char *buf2)函数获得，CPU 主频通过 char* get_cpu_f(char *buf3) 函数获得，这3个信息都是从/proc/cpuinfo中读出来的，其中涉及到一些简单的字 符串的判断等操作，在此不加赘述；framc2中：操作系统名称是通过char *gct_os_t)pc(char *bufl)函数获得的，操作 系统版本是通过char *get_os_version(char *buf2)函数获得的，它们都返回一个缓冲区 指针，用以在主函数main中显示。3个页面的详细代码见附件中源码。编译：gcc -o lab4 lab4.c pkg-config cflags libs gtk+-2.0 执行:./lab4实验结果如以下图4.12、4.13、4.14:图4.12第一个页面图图4.13第二个页面图图4.14第三个页面图5心得体会本次课程设计，第一个题目第一问很简单，因为之前在实验中写过文件拷贝的 程序，所以很快就顺利实现了，要注意fopcn、fread、fwrite几个函数的用法，第二 问刚开场不知怎么做，主要是因为之前没接触过gtk这种画界面的环境，在网上查 阅相关资料后发现套路都是一样的，个人觉得把握住gtk中控件的概念，实现简单 的界面都还是比较简单的，除了 gtk,在CPU利用率的计算上还卡了一段时间，主 要是没弄清到底应该怎么计算，查了大量资料后找到一种比较简单的计算方法去实 现，结果也很准确；第二题和第三题是同一类型，都是需要对内核、系统调用、设 备驱动文件有很好的理解才能很快做出来，自己还掌握得不是很好，所以也花了不 少的时间去查资料、实现要求的功能，但现在回过头来看收获很大，对课上所学的 局部内容有了更加深刻的理解，对linux系统调用和设备文件有了更深的认识；第四 题确实是花的时间最多的，因为不仅涉及到复杂的gtk运用，还包括对/proc文件的 理解，这两方面都是查了大量资料后才一点点完成的，时间花了，确实也有了成效, 看到自己画的界面和读出的进程、CPU信息，成就感瞬间爆棚，但这还远远不够， 相信以后学习工作中还会遇到更加困难的类似的问题，这次课设只是打下了个小小 的根底，任重道远！总之，这次课设受益匪浅。6 附录源码实验一：第一题：#include #dcfine buffer_size 1000int main(int argc,char *argv)if(argc != 3) 输入3个参数printf(input error!n);return 0;charbuffbuffcr_sizc = 0; 缓冲区初始化为0int nrcad = 0;FILE *fp_read = NULL;FILE *fp_write = NULL;if(fp_read = fbpen(argv1,”rb”)= NULL)printf(cant open %s,arg-(l);return 1;if(fp_write = fbpen(argv2 ,Hwb) = NULL)printf(cant open %s,argr2);return 1;vhile(nrcad = frcad(l)uffsizeof(char),buffer_size,fp_rcad)0) /实际读到字符数 nrcad Rvritc(buff,sizcof(char),nrcad,fp_vritc);fclosc(fp_rcad);fclose(fp_vrite);return 0;第二题：/include #include #include GtkWidget*window;GtkWidget*label;void havctimcO int i;命(;计+)time_t titner = timefNUI J);char sl000 = 0;sprintf(s,local time is %s”,ctimc(&timcr);格式化字符串写入 s/*sleep for a second*/sleep(1);gclk_thrcads_enter();gtk_label_set_text(G T K_L A B EL(label),s); gdk_threads_leave();void cpu_usagc() FILE *fp;char cpu5;char buff1000 = 0;char s1000 = 0;long int user,nice,sys,idle,iowait,irq,softirq;long int sl,s2,idlcl,idlc2; float usage;vhile(l)fp = fopenf*/proc/stat,rn);if(fp = NULL)pcrrorffbpcn);exit(0);fgets(buff,sizeof(l)uff),fp)；/从文件构造体指针中读取数据sscanffbuf%s%d%d%d%d%d%d%d”,cpu,&user,&nice,&sys,&idl&iowait,&irq,&softirq); si = uscr+nicc+sys+idlc+iowait+irq+softirq;idlel = idle;rcwind(m)；sleep ；/mcmsct(buff,0,sizeof(buff)；/cpu0 = W；user = nice 二 sys = idle = iowait = irq = softirq 二 0;fget5(buff,sizeof(buff),fp); sscanf(buff,%s%d%d%d%d%d%d%d”,cpu,&user,&nice,&sys,&idle,&iovait,&irq,&scFtirq); s2 = user+nice+sys+idle+iowait+irq+softirq;idlc2 = idle;usage = (float)(s2 - si - (idle2-idlel)/(s2 - s1)*100;sprintf(s；CPU 利用率为%f% H,usage);gd k_th read s_cn ter 0；gtkJabel_set_text(GTK_LABEL(label),s);gclk_thrcads_leave();fclose(fp);sleep(l);void add。int j = 1;int sum = 0;int suml = 0; for(;jl01;j+) suml = sum+j; chars1000 = 0;sprintf(s,%d + %d = %d,sum,j,suml); sleep(3);gdk_th read s_cn ter 0;gtk_label_set_text(GTK_LABEL0abel) ,s);gclk_thrcads_lcave();sum = suml;int main(int argc,char *arg )int pid_l,pid_2,pid_3;if(pid_l = forkQ) = 0)gtk_init(&ar 穿,&argv);window = gtk_window_new(GTI_WIND(W_TOPLEVEL);gtk_wi ndov_sct_ti tlc(GTI_WI N DO W (window) /child 1 progress1);gtk_vi ndov_sct_posi tion (G1*K_WIN DOW(xvindow) ,G1K_WIN_POS_N ON E); gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAlNER(windov),100);nownowlabel = gtk_labcl_ncw(nov lets begin!1); gtk_containcr_add(GTK_CONT/INER(window),label); gtk_widget_show_all(windov);g_signal_conncct(window,destroy,G_C/LLBACK(gtk_main_quit),NULL);7*线程的初始化*/if(!g_thread_supported() g_thread_init(NULL); gdk_threads_initQ；/*创立残程*/ g_thrcad_crcatc(GThrcadFunc)havetimc, NULL, FALSE, NULL);else if(pid_2 = fbrkQ)二二 0)( gtk_init(&argc,&argvr);window = gtk_window_ncw(GTK_WINDOW_TOPLEVEL); gtk_windov_sct_titlc(GTI_V(INDOW(window)/child 2 progress1); gtk_window_set_position(GTK_WlND()W(winclow),GTK_WlN_POS_NONE); gtk_container_set_border_width(GTI0 & dest0)do i=sys_read(source,buf,4096); sys_writc(dcst,buf,i);vhilc(i); sys_close(source); sys_close(dest); set_fs(fs); return 10;teste:#include #include int main syscall(326,textl.txt,text2.txt); return 0;实验三：mydev.c:#includc linux/kcrncl.h#include linux/modulc.h#include linux/fs.h#include linux/init.h/include linux/typcs.h”#include linux/errno.hH#include linux/uaccess.h#include Ulinux/kdev_t.h#dcfine BUFFER_SIZE 1024static int my_open(struct inode *inode, struct file *file);static int my_rclcase(struct inode *inodc, struct filestatic ssize_t my_read(struct filechar _user *user, size_t t, *0;static ssize_t my_vrite(struct file *file, const char _user *user, size_t t, *f);static char messageBUFFER_SIZE = ”U202114813”；static int device_num = 0;/static int counter = 0;/static char* devname = mydev;struct file_operations pstruct = (.read = my_read,.write = my_write,.open = my_opcn,.release = my_rclcasc；int init_module()int ret;ret = register_chrdev(O,devname,&pstruct);if(rct0)(printkfregist failuren);return -1;else printkfthc device has been registered!n);device_num = ret;prinrk(*the virtual devices major number %d.n, device_num); prinrkfOr you can see it by usingn,r); printkCvlmore /proc/deviccsn);printkfTo talk to the driver,create a dev file withn,t); printkfmknod /dev/myDevice c %d On, device_num);printkf,Use rmmode* to remove the modulen); return 0;)void cleanup_moduleO unregister_chrdev(device_num,devname); printkfunrcgistcr it successn);static int my_opcn (struct inode *inode,struct file *file) ( printk(main device : %dn, M/J()R(inode-i_rdev); printkfslave device : %dn, MINOR(inode-i_rdev); prinrk(,%d times to call rhe deviccn, +counter); try_module_get(THIS_MODULE);return 0;stauc int my_rclease(struct inode *inode,struct file *file)printk(Device rclcascd!n); module_put(THIS_MODl；LE); return 0;)static ssize_t my_vrite(struct file const char _user *user,size_t*f) if(copy_fr()tn_user(message,user,sizeof(message) return -EFAULT;return sizeof(message);static ssize_t my_read(srruct file * file,char _user +user,size_t*。if(copv_to_uscr(user,message,sizcof(messagc)return -EFAULT;return sizeof(message);teste:/include include #include #include #include #include #include #define MAX_SIZE 1024in( main(void)int fH;char bufMAX_SIZE;char get(MAX_SIZE;char devName20, dir50 = /dev/;systcm(ls /dev/);printf(Plcasc input the devices name you wanna to use gets(devName);srrcat(dir, devName);fd = open(dir, O_RDWR | O_NONBLOCK);if(fd !=-1)read(fd, buf, sizeof(buf);printffThe device was ini ted with a string: %sn, buf);/*测试写*/printf(Please input a string :n);gets(get);write(fcl, get, sizeof(get);/*测试读*/rcad(fd, bug sizcof(buf);systcmfdmcsg);printf(nThc string in the device now is : %sn, buf); closc(fd);return 0; elseprintf(Device open failedn); return -1;makefile:ifeq (S(KERNELRELEASE),)KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/buildPWD := $(shell pwd)modules:S(MAKE) -C S(KF.RNELDIR) M=$(PWD) modules modulcs_install:S(MAKE) -C $(KERNEIJD1R) M=$(PWD) modulcsjnstall clean:rm -rf *.o * core .depend .* d *.ko *.mcd.c .tmp_versions .PHONY: modules modulcs_install cleanelseobj-m := mydev.oendif实验四：#include /gcc -o lab4 lab4.c pkg-config -cflags -libs gtk+-2.0char *txt_pid=NULL;GtkWidget *labell;char* get_cpu_name(char *bufl) 获取 epu 名称FILE * fp;int i = 0;char *buf_ = bufl;fp = fopen(/proc/cpuinfo,r);for(i = 0;iv5j+)fgets(bufl,256,fp);fbr(i = 0p256p+)(if(buf_i = ：*) break;i = i+2;buf_ = buf_ + i;buf_31 = 0；fclose(fp);return buf_；char* get_cpu_type(char *buf2) /epu 类型FILE * fp;int i = 0;char *buf_ = buf2;fj) fopenf/proc/cpuinfo);fbr(i = 0p2p+)fgcts(bufl,256,fp);fbr(i = O;iv2560+)if(buLi = ：) break;i = i+2;buf_ = buf_ + i;buL12 = 8;fclose(fj);return bull；char* gct_cpu_f(char *buf3) /cpu 主频FILE * fp;int i = 0;char +buf_ = buf3;fp = fopenf 7 proc/cpuinfb,r*);for(i = 0；iv7；i+)fgcts(buL,256,fp);fbr(i = 0;id_namc) 0 =48&(ptr-d_name) 0 d_name);fp=fopcn (b u f, r);fgcts(buffcr,1024,fp); fclose(fp);for(i=0;i1024+)if(bufferO= *) break;buffcri=,0,;strcpy(proc_pid,buffer);i+=2; buffcr+=i;fbr(i=0;ivl024;i+)if(buffcrij=)*) break;buffer二0; strcpy(proc_name,buffer);i+=2;buffcr2=buffcr+i; buffer2l=0,;strcpy(proc_stat,huffbr2); for(i=O,j=O;i 1024&j V15;i+) if(buffer2p=, *) j+;) buffer2+=i;for(i=0;ivl024;i+)if(buffer2p= *) break; buffcr2i=,0,;strcpy(proc_pri,buffer2); for(j=0;il 024&j V4;i+) if(buffer2p= *) j+; buffcr2+=i； for(i=0;i1024;i+) if(bufQr2i二二*) break; buffcr2i=,0,;strcpy(proc_takcup,buffcr2);