操作系统实验指导.docx

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操作系统实验指导

安全操作系统实验指导书

2007-12-5

绪论

实验报告内容

1，命令接口的使用

2，多进程程序设计（同步、互斥、通信）

3，linux的文件操作

4，Socket网络编程

实验报告的格式和要求

实验报告的格式

1，封皮（姓名班级学号）

2，试验目的

3，实验内容

4，试验步骤

5，试验结论

实验报告的要求

●按照要求格式，字体用宋体，字号小四

●每个实验报告篇幅控制在6-8页

●总共8次试验课，需要写4个实验报告

●以班级为单位按时上交

实验内容

1，linux基本命令的使用：

ls、cd、chmod等命令的使用

2，linux命令接口的使用：

Vi编辑器与shell程序的编写

3，linux的C语言开发：

gcc、gdb、make的使用

4，linux多线程设计：

fork等系统调用的使用

5，linux下程序的同步：

同步算法的实现

6，linux下程序的通信：

进程间的通信

7，linux的文件操作：

有关文件操作的系统调用

8，linux下的网络程序设计

实验一基本命令的使用

实验目的

熟悉linux的基本命令

熟悉运用Linux的在线求助系统。

（maninfohelp）

实验内容

1，文件与磁盘操作

man/infocdls（-a-l-h-t）cp（-R-f-l）mvcat/less/morepwdmkdirrm（-r-f）chmod[-R]user[:

group]filefind（-name-user）grepdf（-h）mount/umountcleartime

2，用户管理

useradd（-g-d-s-G）userdel（-r）passwdgroupadd/groupdelgpasswd（-a-d）sukernelversionhostname

3，软件安装

rpm（-i-e-ivh-U-q-qa-qd-ql-qi-qR）tar

4，网络命令

ifconfig（up/down）netstate（-t-p-u）

5，进程管理

ps（-a-f-x）pstree-pukill-9pidldconfig

killallreboothalt

实验二命令接口的使用

实验目的

　1．熟练使用vi编辑器

2，熟悉Shell程序的设计

实验内容：

1vi编辑器的使用

1,三种模式

进入命令模式

vi<文件名>

进入编辑模式

i/Ia/Ao/OESC

进入特殊模式

:

q:

q!

:

e!

:

w:

wq:

wqfile:

n1,n2wfile

:

rfile

:

efilename

:

!

command

2,光标移动

bejklh0$ctrl+fctrl+b

n+spacen+enter6GGHL

3,删除操作

xdwDdd

4,替换操作

rcwCcc

5,查询命令

/abc?

abcnN:

n1,n2s/word1/word2/gc

6,拷贝粘贴

yY2yypP

7,其他命令

：

setnu;:

setnonu;u.;vyp

gfCTRL-SHIFT-6

2shell程序的编写

环境变量

echoenvset$“”‘’?

``

（1）熟悉shellscript的结构和运行、调试方法。

（2）熟悉shellscript的变量声明方法及其输入输出。

declare–ia=3;read

（3）熟悉shellscript的分支结构。

编写shellscript文件test1.sh，判断用户根目录下是否有名为test的文件或者目录，如果有的话，将其删除。

if[-etest];thenxxxelsexxxfi

（4）熟悉shellscript的循环结构。

编写shellscript文件test2.sh，实现1到100所有奇数的和并输出。

试验三linux的C语言开发

试验目的

熟悉gcc的使用

熟悉gdb的使用

熟悉make的使用

试验内容

1gcc

（1）过程

gcchello.c–ohello

输入选项输出命令注释

.c-E.icpp预编译,文件包含、条件编译、宏展开

.i-S.scc1编译，生成汇编文件，注意命令的路径

.s-c.oas汇编，生成目标文件

.o[ELF]ld链接

（2）常用选项

-v显示进度

-W[all]显示警告信息

-I头文件路径，不要空格

-L库路径，不要空格

-lName库名字（libName.或者libName.so）

-shared编译成共享库

-static链接静态库

-fpic[fPIC]编译成共享库

-O[n]优化

-Dmacro=BAR在命令行定义预处理宏FOO,其值为BAR

-Wl,option传递给ld程序option选项,比如-Wl,-dn和-Wl,-dy

注意区别：

gcchello.c–ohello.static–Wl,-dn[-Bstatic][-static]

gcchello.c–ohello.dynatic–Wl,-dy[-Bdynamic]默认

（3）c++

编写hello.cxx程序：

#include

usingnamespcestd;

intmain（）

{

Cout<<”hello”<

Return0;

}

编译命令:

g++hello.cxx-ohello

（4）静态库的建立和使用

a）建立

gcc-cadd.c

gcc-csub.c

ar-rlibaddsub.aadd.osub.o（查ar命令，注意/r/t/x的用法）

b）调用

gcctest2.c-otest2.static-I./-L./-Wl,-dn–laddsub

-Wl,-dn后面的库使用静态版本

（5）共享库的建立和使用

a）建立

gcc-fpic[-shared]add.csub.c-olibaddsub.so

b）安装

为了让动态链接库为系统所认识及共享,就需要运行ldconfig命令。

（manldconfig，注意命令作用）

默认目录/lib和/usr/lib

配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录

缓存文件/etc/ld.so.cache

四种安装方式：

#cplibaddsub.so/usr/bin#ldconfig

#pwd>>/etc/ld.so.conf#ldconfig

#ldconfig`pwd`//更新缓存无效

#exportLD_LIBRARY_PATH="."//另开shell则无效

c）共享调用

gcctest2.c-otest2-I./-L./-Wl,-dy–laddsub

-Wl,-dy用于指定链接动态库版本，默认

d）动态调用

Linux提供4个库函数（dlopen,dlerror,dlsym和dlclose），一个include文件（dlfcn.h）以及两个共享库（静态库libdl.a和动态库libdl.so），以支持动态链接装入器。

gcctest2.c-otest2–ldl

参考：

#include

#include

intmain（）

{

inta,b;

scanf（"%d,%d",&a,&b）;

void*pHandle;

int（*sub）（intm,intn）;

pHandle=dlopen（"libsub.so",RTLD_LAZY）;

sub=dlsym（pHandle,"sub"）;

printf（"%d\n",sub（a,b））;

dlclose（pHandle）;

return0;

}

附:

几个命令

ldd查看文件的依赖关系

nm查看文件的符号表，比如：

nmtest2|grepadd

objdump查看文件的信息

2gdb

（1）准备gcc-g

（2）打开gdbfilename/filefilename

（3）运行run/next/step（进入子程序）/continue

（4）设置断点break/delete

（5）显示表达式的值

printexp立即输出表达式的值

watchexp表达式的值发生变化时，程序停止并输出其新旧值

displayexp程序一旦停止就显示表达式的值

（6）显示栈的信息

backtrace/backtracefull

frametraceNum

（7）显示程序的信息

list/listnum/listfunc

infobreakpoints/infobreak

infofunc/intovar/infofiles

infolocal/infoprog/infoargs

disassemblefunc/infoframe/examine（x）addr

（8）退出quit帮助help执行命令shellcommandstr

3make

（1）Make命本:

Make[flags][macrodefinitions][targets]

[flags]如果没有"-f"参数，则系统将默认当前目录下名为makefile或者名为Makefile的文件为描述文件。

在Linux中，GNUmake工具在当前工作目录中按照GNUmakefile、makefile、Makefile的顺序搜索makefile文件。

[macrodefinitions]makefile文件中的变量定义

[targets]make的目标，默认是makefile文件中的第一个目标

（2）makefile文件：

规则的集合

a:

b

command

a为目标。

可以是.o，也可以是ELF,还可以是一个伪目标。

b为依赖文件。

就是，要生成那个a所需要的文件或是目标。

command也就是make需要执行的,从b生成a的命令

（3）其他

变量：

定义CFLAGS=-c引用$（CFLAGS）

特殊变量$@目标文件，$^所有的依赖文件，$<第一个依赖文件

命令：

不显示命令内容@

命令出错不处理-

多条相关命令；

伪目标与自动推导：

add.o:

addsub.h

.PHONY:

clean

clean:

rmedit$（objects）

文件搜索：

特殊变量VPATH=./include:

../include

特殊指令vpath%.h./include:

../include

4实验任务

（1）编写程序：

main函数所在的文件名字为test3.c，程序功能为从键盘输入两个数求其和（调用add.c中的函数）和差（调用sub.c中的函数）。

（2）编写一个makefile文件，并用make编译刚才的程序

（3）设置断点，观察点，调试程序

实验四linux多进程设计

实验目的

　　1.了解进程与程序的区别，加深对进程概念的理解；

　　2.了解fork（）系统调用的返回值，掌握用fork（）创建进程的方法；

实验内容

1，用vi输入下面的程序，编译、调试、输出结果

#include

#include

intmain（）

{

pid_tchild_pid;

/*fork函数

*作用：

系统调用，产生一个子进程,调用一次返回两次

*返回值：

pid_t类型，在头文件中定义，通常为整形

*0子进程返回

*ID父进程返回的子进程ID

*/

child_pid=fork（）;

if（child_pid==0）

{

inti=0;

for（;i<5;i++）

{

printf（"child\n"）;

sleep

（1）;//waitonesecond

}

}

else

{

printf（"child'spidis%d",child_pid）;

}

intj=0;

for（;i<5;i++）

{

printf（"child\n"）;

sleep

（1）;

}

return0;

}

2，用man察看fork、sleep的用法

3，试验任务

　　编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork（）创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“Iamfather”，儿子进程执行时屏幕显示“Iamson”，女儿进程执行时屏幕显示“Iamdaughter”。

实验五Linux进程间的同步

实验目的

　　1.掌握进程并发执行的原理，理解进程并发执行的特点，区分进程并发执行与串行执行；

　　2.熟悉wait、exit等系统调用。

3.熟悉信号同步的方法。

实验内容

1.用man察看wait、exit的用法

2.修改实验四的程序，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同步推进，多次反复运行改进后的程序，观察并记录运行结果。

实验六Linux进程间的通信

实验目的

　　学习如何利用管道机制、消息缓冲队列、共享存储区机制进行进程间的通信，并加深对上述通信机制的理解。

实验内容

　　1．了解系统调用pipe（）、msgget（）、msgsnd（）、msgrcv（）、msgctl（）、shmget（）、shmat（）、shmdt（）、shmctl（）的功能和实现过程。

semget（）semop（）semctl（）

　　2．编写一C语言程序，使其用管道来实现父子进程间通信。

子进程向父进程发送字符串“issendingamessagetoparent!

”；父进程则从管道中读出子进程发来的消息，并将其显示到屏幕上，然后终止。

　　3．运行该程序，观察、记录并简单分析其运行结果。

实验七Linux文件操作

实验目的

　　复习标准C语言的文件操作函数，熟悉linux有关文件操作的系统调用，并理解他们之间的关系。

实验内容

1、标准的文件操作的函数

#include

文件指针（FILE）

fopen/fclose,fread/fwrite,fputc/fgetc,fprintf/fscanf,fseek/frewind,remove,rename,feof

2、系统调用中的文件操作

#include

#incldue

#include

#include

文件描述符（int）

open/close,creat/unlink,read/write,lseek,eof

mkdir/rmdir,opendir/closedir,readdir,stat,access

3．建立一个目录（mkdir）,在目录下建立两个文件（creat）a.txt、b.bin;在a.txt中输入你的姓名和学号;在b.bin中输入你的年龄的二进制表示。

4.编写程序实现对文本文件指定行的读取。

附录

man的使用

1，man的介绍

linux下的man页包括用户命令、系统调用、库函数等的帮助文档。

其中每一类别对应一个section，每一个section对应一个数字id。

常用的类别以及对应的数字如下：

（1）用户命令Usercommands

（2）系统调用Systemcalls

（3）标准库函数Standardlibraryfunctions

（8）系统管理命令System/administrativecommands

2，man的命令行参数

详细参考#manman，常见的有

（以sleep为例子）

#mansleep显示用户命令

（1）中sleep的man页

#man3sleep显示库函数（3）中sleep的man页

#man-fsleep显示名称为sleep的所有man页

#man-ksleep显示行描述中包含sleep的所有man页

#man-Ksleep显示页内包含sleep的所有man页

3，man的浏览命令

详细输入h或者H查看，常见的有

w向下翻一页

d向上翻半页

f向上翻一页

e向下翻一行

y向上翻一行

/str向下搜索str

str向上搜索str

n下一个str

help命令

1，ar–help

2，（gdb）help等

设置环境变量：

全局设置：

直接修改/etc/profile

针对用户修改：

修改~/.bashrc~/.bash_profie

添加变量：

exportPEAK=“zhaofeng”:

peakzhao:

$PEAK

删除变量：

unsetPEAK

其他命令：

env/set