操作系统原理实验指导书.docx

软件学院

课程试验指导书

课程名称 操作系统原理任课教师 郭伟

开课学期

辽宁工程技术大学软件学院软件工程系

目录

TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250005“试验一Linux环境下进程治理 1

\l“_TOC_250004“试验二银行家算法 9

\l“_TOC_250003“试验三虚拟内存页面置换算法 12

\l“_TOC_250002“试验四Spooling技术实现 15

\l“_TOC_250001“试验五网络文件系统 20

\l“_TOC_250000“试验六linux文件系统及系统调用 26

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试验一Linux环境下进程治理

一、试验属性

试验性质：验证性试验学时：4学时试验要求：必做

二、试验目的

加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区分；

进一步生疏并发执行的实质；

分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法；

了解Linux系统中进程通信的根本原理。

三、试验环境及学问预备

试验环境：Linux系统开发环境

学问预备：

Linux系统开发环境搭建；

Linux环境下GCC编译器的使用；

语言中函数定义与调用、指针和类型的定义与使用、构造的定义、动态内存的申请等预备学问。

四、试验内容

进程的创立

编写一段程序，使用系统调用fork〔〕创立两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观看记录屏幕上的显示结果，并分析缘由。

进程的掌握

修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观看程序执行时屏幕上消灭的现象，并分析缘由。

假设在程序中使用系统调用lockf〔〕来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观看并分析消灭的现象。

用fork()创立一个进程，再调用exec()用的程序替换该子进程的内容；利用wait()来掌握进程执行挨次。

五、试验步骤及指导

进程的创立

进程

UNIX中，进程既是一个独立拥有资源的根本单位，又是一个独立调度的根本单位。一个进程实体由假设干个区〔段〕组成，包括程序区、数据区、栈区、共享存储区等。每个区又分为假设干页，每个进程配置有唯一的进程掌握块PCB，用于掌握和治理进程。

PCB的数据构造如下：

〔1〕进程表项〔ProcessTableEntry〕。包括一些最常用的核心数据：

进程标识符PID、用户标识符UID、进程状态、大事描述符、进程和U区在内存或外存的地址、软中断信号、计时域、进程的大小、偏置值nice、指向就绪队列中下一个PCB的指针P_Link、指向U区进程正文、数据及栈在内存区域的指针。

〔2〕U区〔UArea〕。用于存放进程表项的一些扩大信息。

每一个进程都有一个私用的U区，其中含有：进程表项指针、真正用户标识符

u-ruid(readuserID)、有效用户标识符u-euid(effectiveuserID)、用户文件描述符表、计时器、内部I/O参数、限制字段、过失字段、返回值、信号处理数组。

由于UNIX系统承受段页式存储治理，为了把段的起始虚地址变换为段在系统中的物理地址，便于实现区的共享，所以还有：

系统区表项。以存放各个段在物理存储器中的位置等信息。

系统把一个进程的虚地址空间划分为假设干个连续的规律区，有正文区、数据区、栈区等。这些区是可被共享和保护的独立实体，多个进程可共享一个区。为了对区进展治理，核心中设置一个系统区表，各表项中记录了以下有关描述活动区的信息：

区的类型和大小、区的状态、区在物理存储器中的位置、引用计数、指向文件索引结点的指针。

进程区表

系统为每个进程配置了一张进程区表。表中，每一项记录一个区的起始虚地址及指向系统区表中对应的区表项。核心通过查找进程区表和系统区表，便可将区的规律地址变换为物理地址。

进程映像

UNIX系统中，进程是进程映像的执行过程，也就是正在执行的进程实体。它由三局部组成：

用户级上、下文。主要成分是用户程序；

存放器上、下文。由CPU中的一些存放器的内容组成，如PC，PSW，SP及通用存放器等；

系统级上、下文。包括OS为治理进程所用的信息，有静态和动态之分。

所涉及的系统调用

fork()

创立一个进程。系统调用格式：pid=fork()

参数定义：

intfork()

fork()返回值意义如下：

0：在子进程中，pid变量保存的fork()返回值为0，表示当前进程是子进程。

0：在父进程中，pid变量保存的fork()返回值为子进