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华科操作系统实验报告

时间：2024.3.31

课程实验报告

课程名称：   操  作  系  统  原  理  

专业班级：               

学    号：            

姓    名：                

指导教师：                  

报告日期：                   

计算机科学与技术学院

目录

目录................................................................................................................................. 2

实验一：线程的同步........................................................................................................ 3

一、实验目的............................................................................................................ 3

二、实验内容............................................................................................................ 3

三、实验心得............................................................................................................ 6

实验二：誊抄实验的进程实现.......................................................................................... 7

一、实验目的............................................................................................................ 7

二、实验内容............................................................................................................ 7

三、实验心得.......................................................................................................... 10

实验三：Linux文件目录操作.......................................................................................... 12

一、实验目的.......................................................................................................... 12

二、实验内容.......................................................................................................... 12

三、实验心得.......................................................................................................... 14

 

 

 

 

 

 

实验一：线程的同步

一、实验目的

1、掌握Linux系统用户界面中键盘命令的使用。

2、学会一种Linux下的编程环境。

3、掌握Linux下进（线）程的概念。

4、了解Linux进程同步与通信的主要机制，并通过信号灯操作实现进程间的同步与互斥。

二、实验内容

1、程序要求

    两个线程,共享公共变量a

    线程1负责计算(+1)

    线程2负责打印

2、运行环境

软件配置（含操作系统版本）：ubuntu - 14.10

硬件：PC

3、源程序

源程序：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/sem.h>

#include <sys/ipc.h>

int semid;

int a=0;

typedef union senum

{

      int val;

      struct semid_ds *buf;

      unsigned short *array;

      struct seminfo *_buf;

}SEM_CTL_UN;

void P(int semid,int index)

{

  struct sembuf sem;

  sem.sem_num = index;

  sem.sem_op = -1;//P

  sem.sem_flg = 0;//biaoji

  semop(semid,&sem,1);

}

void V(int semid,int index)

{

  struct sembuf sem;

  sem.sem_num = index;

  sem.sem_op = 1;

  sem.sem_flg = 0;

  semop(semid,&sem,1);

}

void* thread1(void *arg)

{

      int i=0;

      for(i;i<8;i++)

      {    

             P(semid,0);

             printf("add:\n");

             a=a+1;

             printf("a=%d\n",a);

             V(semid,1);

      }

}

void* thread2(void *arg)

{

      int i=0;

      for(i;i<8;i++)

        {

             P(semid,1);

             printf("print:\n");

             printf("a=%d\n",a);

             V(semid,0);

      }

}

int main()

{

      pthread_t id1,id2;

      int ret1,ret2;

      key_t key;

      SEM_CTL_UN semctlarg1;

      SEM_CTL_UN semctlarg2;

        key=1;

      semid=semget(key,2,IPC_CREAT|0666);//创建

      semctlarg1.val=1;

      semctlarg2.val=0;

       

        semctl(semid,0,SETVAL,semctlarg1);//初始化

      semctl(semid,1,SETVAL,semctlarg2);

     

      ret1=pthread_create(&id1,NULL,thread1,NULL);

      ret2=pthread_create(&id2,NULL,thread2,NULL);

     

      pthread_join(id1,NULL);

      pthread_join(id2,NULL);

     

}

4、实验结果

       实验结果截图如下：

1

图1-1 线程同步

三、实验心得

通过本次实验，我掌握了Linux系统用户界面中键盘命令的使用，熟悉了Linux下的编程环境，进一步理解并掌握了线程的概念，了解了线程同步与通信的主要机制，并能通过信号灯操作实现线程间的同步和互斥。

由于本次实验较为简单，主要目的是熟悉Linux编程环境，所以代码量较小，难度不大，实验过程中没有遇到太大问题。通过实验熟悉了线程的创建和信号灯的设置，为以后的实验打下了基础。

实验二：誊抄实验的进程实现

一、实验目的

在Linux下编程实现誊抄问题，通过多个进（线）程合作将源文件复制到目标文件中。

二、实验内容

1、程序要求

main、get、copy、put四个可执行程序（或线程）。

main：初始化信号灯、缓冲区，创建三个子进程，等待子进程运行结束后做          善后处理；

get ：  读源文件，送入缓冲区S；

copy：从S复制信息到T；

put ：  将T中信息写入目标文件。

2、运行环境

软件配置（含操作系统版本）：ubuntu - 14.10

硬件：PC

3、源程序

源程序：

Get：

#include"touwenjian.h"

int main(void)

{

int i=0;

int shmid1;

char *s,*t,str[]="wangzihao!";

semid = semget(IPCKEY,4,IPC_CREAT|0666);

shmid1 = shmget(SHMKEY1,sizeof(char),IPC_CREAT|0666);

s=(char *)shmat(shmid1,NULL,NULL);

do

{

P(semid,1);

*s=str[i];

printf("get\n");

i++;

V(semid,0);

}while(s[0]!='\0');

}

copy：

#include"touwenjian.h"

int main(void)

{

int j=0;

int shmid1,shmid2;

char *s,*t;

semid = semget(IPCKEY,4,IPC_CREAT|0666);

shmid1 = shmget(SHMKEY1,sizeof(char),IPC_CREAT|0666);

s=(char *)shmat(shmid1,NULL,NULL);

shmid2 = shmget(SHMKEY2,sizeof(char),IPC_CREAT|0666);

t=(char *)shmat(shmid2,NULL,NULL);

do

{

P(semid,0);

P(semid,3);

strcpy(t,s);

printf("copy\n");

V(semid,2);

V(semid,1);

}while(t[0]!='\0');

}

Put：

#include"touwenjian.h"

int main(void)

{

int k=0;

int shmid1,shmid2;

char *s,*t;

semid = semget(IPCKEY,4,IPC_CREAT|0666);

shmid2 = shmget(SHMKEY2,sizeof(char),IPC_CREAT|0666);

t=(char *)shmat(shmid2,NULL,NULL);

do

{

/*if(t[0]=='\0')break;*/

P(semid,2);

if(t[0]!='\0')printf("put---->%c\n",*t);

else printf("put---->\\0\n");

V(semid,3);

}while(t[0]!='\0');

}

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/sem.h>

#include <semaphore.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/shm.h>

#define LOOPS 10

#define IPCKEY (key_t) 0x11

#define SHMKEY1 (key_t)0x222

#define SHMKEY2 (key_t)0x333

void P(int semid,int index);

void V(int semid,int index);

int semid;

void P(int semid,int index)

 //对标记符为semid的信号量集 中的第index个

 //元素进行P操作（信号量操作要用到semop()函数）

{

   struct sembuf sem;          //此数据类型在sys/sem.h中定义

   sem.sem_num = index;//对信号量集中的第index个元素进行P操作

   sem.sem_op = -1;              //表示P操作

   sem.sem_flg = 0;        //操作标记：0或IPC_NOWAIT等

   semop(semid,&sem,1);      //1:要操作1个信号量    

}

void V(int semid,int index)

{

struct sembuf sem;

sem.sem_num =index;

sem.sem_op=1;

sem.sem_flg=0;

semop(semid,&sem,1);

return;

}

4、实验结果

       实验结果截图如下：

2

图2-1 誊抄问题进程实现

三、实验心得

本次实验实现了誊抄问题的进程实现，这是一个经典的进程问题，通过进程合作将源文件复制到目标文件中。

本次实验相较于第一次实验较为复杂，涉及到了文件操作的相关系统调用等操作。实验中共享内存的设置是重点。通过本次实验，我对进程的合作有了更深的了解和认识，掌握了常用文件操作相关系统调用，熟悉了进程的同步于互斥，了解了exec函数组的用法。总而言之，通过本次试验我收获颇丰。

 

 

实验三：Linux文件目录操作

一、实验目的

    了解并掌握Linux文件目录结构。

二、实验内容

1、程序要求

 1）、熟悉Linux文件系统的使用；

 2）、了解Linux文件系统目录结构；

 3）、编程实现目录查询命令；

     功能类似ls -l；

     查询指定目录下的文件及子目录信息；

     显示文件的类型、大小、时间等信息；

     递归显示子目录中的文件信息；

2、运行环境

软件配置（含操作系统版本）：ubuntu - 14.10

硬件：PC

3、源程序

源程序：

#include <unistd.h>

#include <sys/stat.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <dirent.h>

void printdir(char *dir, int depth)

{

      DIR *dp;

      struct dirent *entry;

      struct stat statbuf;

      if ((dp=opendir(dir))==NULL){//打开目录不成功

             printf("open the file error!\n");

             return ;

      }

      chdir(dir);

      char s[1000];

      while ((entry=readdir(dp))!=NULL){//读到一个目录项

                if (strcmp(entry->d_name,"..")==0||strcmp(entry->d_name, ".")==0){continue;}//跳过

             strcpy(s,"./");

             strcat(s,entry->d_name);

             lstat(s, &statbuf);//读取到了符号链接，lstat读取符号链接本身的状态信息

             if (S_ISDIR(statbuf.st_mode)){//权限&类型

                  int i=0;

                  for(i=0;i<depth;i++) printf("    ");

                  printf("|--%s\n", entry->d_name);//文件名

                  printdir(entry->d_name, depth+1);

             }

             else

                 {

                     int i=0;

                  for(;i<depth;i++) printf(" ");

                     printf("|--%s %ld%ld\n", entry->d_name,statbuf.st_size,  statbuf.st_ino);           

                 }

      }

      chdir("../");

      closedir(dp);

}

void main(void)

{

  char dir[1000];

  int depth=0;

scanf("%s",dir);

  printdir(dir,depth);

return;

}

4、实验结果

       实验结果截图如下：

3

图3-1 文件目录操作

三、实验心得

通过本次实验，我熟悉了Linux文件系统的使用，了解了Linux文件系统目录结构；实现了查询指定目录下的文件及子目录信息、显示文件的类型、大小、时间等信息、递归显示子目录中的文件信息等功能；学习了Linux文件属性接口和目录文件接口等方面的知识。

文件系统能为用户程序所需要，同时也为操作系统自身需要，它为用户和操作系统提供存储、检测、共享和保护文件的手段，通过本次实验我充分了解了文件系统的重要性，这对我今后的学习有很大的帮助。

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