基于Linux内核的操作系统实验体系

《操作系统课程设计》实验报告学号：姓名：苏州大学计算机科学与技术学院2014年9月操作系统课程设计实验报告目录目录 (1)一、实验环境 (2)二、实验报告总体要求 (2)实验一编译L INUX内核 (3)实验二观察L INUX行为 (7)实验三进程间通信 (14)操作系统课程设计实验报告一、实验环境Linux平台◆硬件平台：普通PC机硬件环境。

◆操作系统：Linux环境，例如，红旗Linux或Red Hat Linux；启动管理器使用GRUB。

◆编译环境：伴随着操作系统的默认gcc环境。

◆工作源码环境：一个调试的内核源码，版本不低于2.4.20。

二、实验报告总体要求在2013年11月25日前提交实验报告。

实验报告至少要求包含以下内容：1.引言：概述本次实验所讨论的问题，工作步骤，结果，以及发现的意义。

2.问题提出：叙述本篇报告要解决什么问题。

注意不可以抄写实验要求中的表述，要用自己的话重新组织我们这里所提出的问题。

3.解决方案：叙述如何解决自己上面提出的问题，可以用小标题 3.1,3.2…等分开。

这是实验报告的关键部分，请尽量展开来写。

注意，这部分是最终课程设计的基本分的部分。

这部分不完成，本课程设计不会及格。

4.实验结果：按照自己的解决方案，有哪些结果。

结果有异常吗？能解释一下这些结果吗？同别人的结果比较过吗？注意，这部分是实验报告出彩的地方。

本课程设计要得高分，应该在这部分下功夫。

5.结束语：小结并叙述本次课程设计的经验、教训、体会、难点、收获、为解决的问题、新的疑惑等。

6.附录：加了注释的程序清单，注释行数目至少同源程序行数目比1：2，即10行源程序，至少要给出5行注释。

操作系统课程设计实验报告实验一编译Linux内核实验时间6小时实验目的认识Linux内核的组成，掌握配置、编译、安装Linux内核的步骤。

实验目标下载2.6.19或更新的Linux内核，配置该内核使其支持NTFS，并在新的内核中修改其版本为Linux NameTestKernel x.x.x，其中，Name是你的名字（汉语拼音）；x.x.x是新内核的版本号，最后在你的机器上编译安装这个新内核。

linux操作系统实验报告Linux操作系统实验报告一、引言Linux操作系统是一种开源的、免费的操作系统，其内核由Linus Torvalds于1991年首次发布。

Linux操作系统具有稳定性高、安全性强、灵活性大等优点，因此在互联网、服务器、嵌入式系统等领域得到广泛应用。

本实验报告将介绍Linux操作系统的基本特点、安装过程以及常用命令的使用。

二、Linux操作系统的基本特点1. 开源性Linux操作系统的内核及相关软件源代码对用户开放，任何人都可以查看、修改和分发。

这使得Linux操作系统具有高度的透明度和可定制性，用户可以根据自己的需求进行定制和优化。

2. 多用户、多任务Linux操作系统支持多用户同时登录，并且可以同时运行多个任务。

这使得多个用户可以在同一台计算机上独立地进行工作，提高了计算机的利用率。

3. 稳定性和安全性Linux操作系统具有良好的稳定性和安全性。

由于其内核的设计和实现方式，Linux操作系统可以长时间运行而不会出现系统崩溃或死机的情况。

同时，Linux操作系统提供了丰富的安全机制，如文件权限控制、用户身份验证等，可以有效保护系统和用户的数据安全。

三、Linux操作系统的安装过程1. 准备安装介质在安装Linux操作系统之前，需要准备一个可启动的安装介质，如光盘或USB闪存驱动器。

这些介质可以从Linux官方网站或其他可信渠道下载。

2. 进入安装界面将安装介质插入计算机，并按下开机键启动计算机。

在启动过程中，选择从安装介质启动。

随后，将进入Linux操作系统的安装界面。

3. 设置安装选项在安装界面中，可以设置安装选项，如语言、时区、键盘布局等。

根据实际需要进行选择和设置。

4. 分区和格式化磁盘在安装界面中，可以对硬盘进行分区和格式化操作。

根据实际需求，可以选择使用整个硬盘或者将硬盘分为多个分区。

5. 安装系统在分区和格式化完成后，可以开始安装Linux操作系统。

根据安装界面的提示，选择安装位置和安装选项，然后等待安装过程完成。

实验名称实验一Linux操作系统定制安装实验地点博学楼实验时间4月16日网络实验室一、实验目的和要求⑴通过对Linux 操作系统的定制安装，建立对Linux操作系统的初步认识，为后续实验的进行提供基础平台。

⑵掌握Linux操作系统的虚拟机定制安装。

⑶熟悉Linux文件目录结构二、实验内容和原理实验内容：利用虚拟机软件定制安装Linux操作系统，熟悉安装过程中各个选项的意义。

实验原理：虚拟机可以说是一种软件，也可以说是一种技术，它允许用户在一台主机上虚拟出多台计算机，每台虚拟的计算机都可以有自己的硬件及软件配置。

三、主要仪器设备PC机、VMware Player、Redhat/Ubuntu/Fedora四、操作方法与实验步骤⑴安装VMware Player⑵在VMware Player当中创建一个新的虚拟机，指定安装包的路径。

⑶安装定制Redhat Enterprise Linux 5.0说明：⑴对软件开发和和网络服务包进行定制。

⑵选择samba服务、nfs服务、tftp服务、Telnet服务和FTP服务⑶关闭系统防火墙、禁用SELinux服务。

⑷手动设置系统分区。

五、实验数据记录和处理1、安装Ubuntu进入界面：2、选择tftp服务3、对软件开发和网络服务包进行定制，都选择老的软件开发和老的网络服务器4、关闭系统防火网5、禁用SELinux服务六、实验结果与分析七、讨论、心得通过这次实验，在自己电脑的虚拟机上安装好了Ubuntu的镜像文件，并在Ubuntu下写了一些简单的命令，深深地感觉在虚拟机上运行Ubuntu远远要比双系统下方便得多，尤其是在两种不同系统下来回切换。

由于电脑上之前就已经安装过虚拟机，所以，实验报告中未对虚拟机的安装加以赘述。

实验名称实验二熟悉Linux系统的基本命令实验时间4月18日实验地点博学楼网络实验室一、实验目的和要求⑴熟悉Linux命令格式⑵学会如何获取命令帮助信息⑶熟练掌握Linux常用命令⑷掌握GCC命令的使用及其常用参数的含义二、实验内容和原理实验内容：系统设置命令、文件及文件夹操作命令、压缩与解压缩命令、自动补全与历史命令、管道与重定向命令、GCC命令的使用三、主要仪器设备PC机、装有Linux操作系统的虚拟机四、操作方法与实验步骤⑴练习以下常用命令的使用shutdown、reboot、logout、exit、useradd、userdel、su、cd、ls、touch、mkdir、cp、rm、rmdir、mv、more、less、man、du、find、clear、grep、cat、history、tar、unzip、chmod、管道命令|以及重定向命令⑵举例说明管道命令| 的使用⑶举例说明重定向命令<、<<、>、>>的使用⑷编写一个C的源程序，并用gcc进行编译，练习使用gcc的各个参数，理解参数的意义五、实验数据记录和处理1.cd、ls 、mkdir 新建hello文件夹2.cp 复制a到hello文件夹3.rm移除hello 中的a文件4.rmdir移除hello文件夹5.mv更改文件名字、移动文件6.du -b 以字节为单位显示cache目录的大小7.find / -name lolo搜索当前目录下名为lolo的文件8.grep 在lan/b.txt文件里查找字符3，并输出行号-n；输出b.txt内容9.grep重定向追加>>六、讨论、心得本次实验室是熟悉Linux的基本操作命令。

linux操作系统体系结构Linux操作系统采用了一种模块化的设计，它的体系结构可以分为用户空间和内核空间两个部分。

用户空间提供了用户与操作系统之间的接口，而内核空间则负责管理系统的资源和提供各种功能的实现。

内核空间是Linux操作系统的核心，它负责管理计算机的硬件资源、处理系统的中断和异常，并为用户空间提供各种系统调用的接口。

Linux的内核是一个可靠、高效、可扩展的设计，它能够运行在多种硬件平台上。

内核包括了许多模块，每个模块负责实现一个特定的功能，比如进程管理、内存管理、文件系统等。

进程管理是Linux内核的一个关键功能，它负责创建、调度和销毁进程，并为进程之间提供通信和同步机制。

Linux采用了基于时间片的多任务调度算法，使得多个进程可以共享处理器资源，提高系统的并发性能。

而且，Linux内核还支持多线程，使得一个进程可以创建多个线程并在多个处理器上同时执行，充分发挥多核处理器的性能。

内存管理是Linux内核的另一个重要功能，它负责分配和管理系统的物理内存和虚拟内存。

Linux采用了页式存储管理机制，将物理内存划分为固定大小的页面，每个页面可以映射到不同的虚拟地址空间。

这样就可以实现进程之间的内存隔离和共享，同时还提供了一些高级的内存管理功能，比如动态内存分配和内存回收。

文件系统是Linux内核的另一个重要组成部分，它负责管理文件和目录，并提供了对这些文件和目录的访问接口。

Linux支持多种文件系统，包括Ext4、XFS、Btrfs等。

文件系统还提供了一些高级功能，比如权限管理、元数据缓存和文件系统日志等。

除了上述功能之外，Linux还提供了许多其他的功能模块，比如网络协议栈、设备驱动程序、虚拟化和容器等。

这些功能模块使得Linux 成为一个功能丰富、可定制性强的操作系统。

用户空间位于内核空间之上，它提供了用户与操作系统之间的接口。

用户空间包含了一系列的应用程序和库，这些程序和库通过系统调用与内核进行通信。

Linux实验总结分析报告精简的 Linux 系统模型从整体⽽⾔，Linux系统分为⽤户空间和内核空间两部分，按照功能可以划分为进程管理、内存管理、⽂件管理以及设备管理，这些有关计算机底层的操作都只能在内核空间进⾏。

完整的Linux内核运⾏于内核空间，它管理底层的所有硬件设备；⽤户空间可以通过系统调⽤接⼝来使⽤特权操作，存在⼀个⽤户态向内核态的切换过程；Linux 内核Linux内核运⾏在内核空间，向下负责管理计算机系统的硬件设备，向上为应⽤程序提供服务⽀持。

主要提供以下服务：系统调⽤接⼝、中断管理、进程管理、内存管理、⽂件系统以及硬件驱动程序。

进程管理进程是处于执⾏期的程序以及相关资源的总称。

线程在linux上称为轻量级进程，没有独⽴的地址空间，⼀个进程下的所有线程共享地址空间、⽂件系统资源、⽂件描述符、信号处理程序等。

进程管理是⼀个操作系统内核的核⼼实现部分，进程的调度管理等⼀系列操作都由此完成；1. 什么是进程？在Linux内核中，⼀个进程使⽤⼀个PCB（task_struct）来描述⼀个进程，进程是⼀个程序的执⾏过程，是程序的动态体现。

2. 进程的状态：有五个，创建 / 就绪 / 阻塞 / 运⾏ / 结束，其中最主要的状态有三个：就绪 / 阻塞 / 运⾏。

3. 进程的切换：通过切换进程的虚拟地址空间和CPU的执⾏上下⽂实现。

即：切换⻚全局⽬录（CR3）以安装⼀个新的地址空间和切换内核态堆栈和进程的CPU上下⽂，因为进程的CPU上下⽂提供了内核执⾏新进程所需要的所有信息，包含所有CPU寄存器状态。

4. 调度时机：有三种1. 内核线程主动调⽤schedule函数2. ⽤户进程上下⽂中主动调⽤系统调⽤，进⼊中断上下⽂，在系统调⽤返回⽤户态前进⾏进程调度3. 内核进程或可中断的中断处理程序，执⾏过程中发⽣中断进⼊中断上下⽂，在中断返回前进⾏进程调度内存管理内存是计算机系统中主要的资源，在Linux中，内存空间被分为⽤户空间和内核空间两⼤块。

嵌入式linux实验报告嵌入式Linux实验报告一、引言嵌入式系统是指嵌入在各种设备中的计算机系统，它通常包括硬件和软件两部分。

而Linux作为一种开源的操作系统，被广泛应用于嵌入式系统中。

本实验报告将介绍嵌入式Linux的相关实验内容和实验结果，以及对实验过程中遇到的问题的解决方法。

二、实验目的本次实验旨在通过搭建嵌入式Linux系统，了解Linux在嵌入式领域的应用，并掌握相关的配置和调试技巧。

具体目标如下：1. 理解嵌入式系统的基本概念和原理；2. 掌握Linux内核的编译和配置方法；3. 熟悉交叉编译环境的搭建和使用；4. 实现简单的应用程序开发和调试。

三、实验环境1. 硬件环境：嵌入式开发板、计算机；2. 软件环境：Ubuntu操作系统、交叉编译工具链、嵌入式Linux内核源码。

四、实验步骤与结果1. 内核编译与配置通过下载嵌入式Linux内核源码，使用交叉编译工具链进行编译和配置。

在编译过程中，需要根据实际需求选择合适的内核配置选项。

编译完成后，生成内核镜像文件。

2. 系统烧录与启动将生成的内核镜像文件烧录到嵌入式开发板中，并通过串口连接进行启动。

在启动过程中，可以观察到Linux内核的启动信息，并通过串口终端进行交互。

3. 应用程序开发与调试在嵌入式Linux系统中，可以通过交叉编译工具链进行应用程序的开发。

开发过程中，需要注意与目标平台的兼容性和调试方法。

通过调试工具，可以实时监测应用程序的运行状态和调试信息。

五、实验结果与分析在本次实验中，我们成功搭建了嵌入式Linux系统，并实现了简单的应用程序开发和调试。

通过观察实验结果，我们可以得出以下结论：1. 嵌入式Linux系统的搭建需要一定的配置和编译知识，但通过合理的配置选项和编译参数，可以实现系统的定制化；2. 应用程序的开发过程中，需要注意与目标平台的兼容性和调试方法，以确保程序的正确运行和调试的有效性；3. 嵌入式Linux系统的稳定性和性能受到硬件和软件的综合影响，需要进行系统级的优化和调试。

Linux内核实验报告实验一、linux内核开发环境一、实验目的掌握linux内核开发环境的安装、调试二、实验内容：虚拟机bochs和virtual PC的安装、运行使用nasm编写简单例程，生成image文件，并在虚拟机中调试一个简单的引导程序的设计三、实验环境：操作系统windows 、linux软件工具：见实验配套软件（tools中）其它：1.44空白软盘一张四、实验步骤及截图A、虚拟机bochs和virtual PC的安装、运行使用记事本打开C:\Program Files\Bochs-2.3\dlxlinux中的bochsrc.bxrc配置文件，浏览该配置文件的内容并回答该demo linux模拟启动的方式是软盘。

B、windows环境使用virtual PC1、建立虚拟机1、进入实验文件夹\Microsoft Virtual PC,安装并运行virtual pc软件。

2、按照virtualPC的帮助说明，建立一台虚拟计算机。

2、使用nasm编写简单例程，生成image文件1、记事本编辑代码sample.asm：org 07c00h ; 告诉编译器程序加载到7c00处mov ax, csmov ds, axmov es, axcall DispStr ; 调用显示字符串例程jmp $ ; 无限循环DispStr:mov ax, BootMessagemov bp, ax ; ES:BP = 串地址mov cx, 16 ; CX = 串长度mov ax, 01301h ; AH = 13, AL = 01hmov bx, 000ch ; 页号为0(BH = 0) 黑底红字(BL = 0Ch,高亮)mov dl, 0int 10h ; 10h 号中断retBootMessage: db "Hello, OS world!"times 510-($-$$) db 0 ; 填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为512字节dw 0xaa55 ; 结束标志2、对该文件进行编译。

第1章Linux系统操作使用一、Linux操作系统简介Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux 版本，但它们都使用了Linux内核。

Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核、并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。

Linux得名于天才程序员林纳斯·托瓦兹。

Linux 操作系统的诞生、发展和成长过程始终依赖着五个重要支柱：UNIX 操作系统、MINIX 操作系统、GNU 计划、POSIX 标准和Internet 网络。

1981 年IBM公司推出微型计算机IBM PC。

1991年，GNU计划已经开发出了许多工具软件，最受期盼的GNU C编译器已经出现，GNU的操作系统核心HURD一直处于实验阶段，没有任何可用性，实质上也没能开发出完整的GNU操作系统，但是GNU奠定了Linux用户基础和开发环境。

1991年初，林纳斯·托瓦兹开始在一台386SX兼容微机上学习minix操作系统。

1991年4月，林纳斯·托瓦兹开始酝酿并着手编制自己的操作系统。

1991 年4 月13 日在comp.os.minix 上发布说自己已经成功地将bash 移植到了minix 上，而且已经爱不释手、不能离开这个shell 软件了。

1991年7月3日，第一个与Linux有关的消息是在comp.os.minix上发布的（当然此时还不存在Linux这个名称，当时林纳斯·托瓦兹的脑子里想的可能是FREAX，FREAX的英文含义是怪诞的、怪物、异想天开等）。

1991年的10月5日，林纳斯·托瓦兹在comp.os.minix新闻组上发布消息，正式向外宣布Linux内核的诞生（Freeminix-like kernel sources for 386-AT）。