操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、　　操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告　　二00九級(jí)計(jì)算機(jī)三班　　學(xué) 號(hào)： 　　姓名：　　指導(dǎo)老師: <p

2、>　　時(shí) 間：2012.02.20--2012.03.01　　目錄　　一、任務(wù)內(nèi)容及進(jìn)度安排　　1. 任務(wù)內(nèi)容……………………………2　　2. 進(jìn)度安排……………………………5<p&g

3、t;　　實(shí)現(xiàn)任務(wù)及其問題分析　　任務(wù)一…………………………………7　　任務(wù)二…………………………………8　　任務(wù)三…………………………………9　　任務(wù)四…………………………………9　　三、心得體會(huì)………………………………10<

4、;/p>　　四、附錄……………………………………11　　一、任務(wù)內(nèi)容及進(jìn)度安排　　1. 任務(wù)內(nèi)容　　任務(wù)一 I/O系統(tǒng)調(diào)用開銷比較　　在LINUX平臺(tái)用C編程逆序一個(gè)文本文件，注意顯示逆轉(zhuǎn)結(jié)果的必須是

5、原文件名。如文件原內(nèi)容為“abcd”，處理后內(nèi)容應(yīng)為“dcba”。　　請(qǐng)分別使用三種方法　　（1）標(biāo)準(zhǔn)C的I/O庫函數(shù)：fopen、fread和fwrite　　（2）Unix的I/O函數(shù)：open、read 和write　　（3）op

6、en和mmap　　要求盡量考慮效率，比較三種方法的性能。　　任務(wù)二實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的shell　　實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的shell（命令行解釋器），類似于sh,bash,csh等。　　你的shell 必須支持以下內(nèi)部命令　　cd &l

7、t;目錄>更改當(dāng)前的工作目錄到另一個(gè)<目錄>。如果<目錄>未指定，輸出當(dāng)前工作目錄。如果<目錄>不存在，應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤信息提示。這個(gè)命令應(yīng)該也能改變PWD的環(huán)境變量。　　environ 列出所有環(huán)境變量字符串的設(shè)置（類似于Unix系統(tǒng)下的env命令）。　　echo <內(nèi)容 > 顯示echo后的內(nèi)容且

8、換行　　help 簡短概要的輸出你的shell的使用方法和基本功能。　　jobs 輸出shell當(dāng)前的一系列子進(jìn)程，必須提供子進(jìn)程的命名和PID號(hào)。　　quit,exit,bye退出shell。　　所有的內(nèi)部命令應(yīng)當(dāng)優(yōu)先于在$PATH中同名的程序。

9、　　任何非內(nèi)部命令必須請(qǐng)求shell創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程,且該子進(jìn)程執(zhí)行指定的程序。這個(gè)新進(jìn)程必須繼承shell的環(huán)境變量和指定的命令行參數(shù)。 　　Shell應(yīng)當(dāng)具有以下特征：　　Batch Processing 如果shell啟動(dòng)帶有一個(gè)文件名作為參數(shù)，打開該文件并執(zhí)行文件里所有命令。待所有進(jìn)程全部結(jié)束退出shell。該功能類似于shell

10、的交互模式。　　Debugging 提供-v選項(xiàng)，shell啟動(dòng)時(shí)打開此選項(xiàng)將在運(yùn)行過程中輸出若干調(diào)試信息。在該種模式下，shell應(yīng)該顯示所有被創(chuàng)建了的進(jìn)程的PID號(hào)，通報(bào)已結(jié)束的子進(jìn)程和傳遞給子進(jìn)程的參數(shù)等。　　Prompt（命令行提示符）解釋器應(yīng)該打印$PS2（而不是$PS1）作為提示符。　　Backgr

11、ound processing 如果命令以符號(hào)&終止，在后臺(tái)并發(fā)執(zhí)行該程序。shell立即等待下一命令行的輸入，而不等待該程序的結(jié)束。　　任務(wù)三進(jìn)程/線程同步　　編程實(shí)現(xiàn)下圖的效果，要求分別使用進(jìn)程和線程　　（1）進(jìn)程＋SYS V信號(hào)量　?。?）線程實(shí)現(xiàn)

12、+Posix同步操作API　　無論進(jìn)程形式還是線程形式，進(jìn)程/線程pi的主體反復(fù)輸出下面語句：　　I am process(or thread) pi　　執(zhí)行次數(shù)取必須保證進(jìn)程并發(fā)情況的發(fā)生（比如p3和p4的交迭運(yùn)行），大家自行調(diào)整。必須保證parbegin(p1(), p2(), ……, p6())并發(fā)形式的充

13、分發(fā)生, 一個(gè)典型的輸出系列如下：　　I am thread 1　　.....　　I am thread 1　　I am thread 1　　.....&

14、lt;/p>　　I am thread 1　　I am thread 3　　.....　　I am thread 3　　I am thread 2

15、　　.....　　I am thread 2　　I am thread 3　　.....　　I am thread 3　　I am thread 2

16、　　任務(wù)四文件內(nèi)容的并行搜索　　在閱讀大型項(xiàng)目代碼時(shí)，經(jīng)常要搜索某個(gè)標(biāo)識(shí)符，找出該標(biāo)識(shí)符的聲明、定義或引用的地方（某文件的哪一行）。本任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)一個(gè)程序idfind，其使用格式如下：　　idfind [-j n] id dirname　　選項(xiàng) -j 指定并行線程數(shù)目。如果省略該選

17、項(xiàng)，則只啟動(dòng)一個(gè)線程。　　id表示要查找的標(biāo)識(shí)符，dirname表示項(xiàng)目所在目錄。　　任務(wù)五實(shí)現(xiàn)一個(gè)malloc/free　　實(shí)現(xiàn)一個(gè)malloc/free,必須按講義指出的方案（注意，因?yàn)榫W(wǎng)上有一些現(xiàn)成的版本，凡未按講義方案實(shí)現(xiàn)者均無效）　　設(shè)計(jì)測試實(shí)例，并與l

18、ibc的malloc實(shí)現(xiàn)進(jìn)行性能比較。　　選做,分析你正在使用的libc下malloc的實(shí)現(xiàn)。　　請(qǐng)參考下面的材料注意其如何保證性能。　　任務(wù)六利用元數(shù)據(jù)操作ext2文件系統(tǒng)　　1.了解并熟悉EX2文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)。

19、2.編制一個(gè)文件系統(tǒng)瀏覽器，該瀏覽器類似shell，但只能對(duì)一個(gè)ext2文件系統(tǒng)執(zhí)行以下操作：　　a) cd：改變用戶當(dāng)前工作目錄。假定初始目錄為ext2文件系統(tǒng)的根目錄。　　b) ls：列出用戶當(dāng)前目錄的所有文件，每項(xiàng)輸出格式包括：文件的權(quán)限，文件大小，修改時(shí)間和文件名。　　c) cat：輸出一個(gè)文件的內(nèi)

20、容。　　d) exit：退出該程序 　　這幾個(gè)命令都比shell類似的命令要簡單一些。　　2. 進(jìn)度安排　　周二（2012.02.21）：　　1）編寫生成制定大小的文件的程序</p&g

21、t;　　2）編寫標(biāo)準(zhǔn)C的I/O操作程序　　3）編寫Unix的I/0操作程序　　周三（2012.02.22）：　　1)編寫mmap的I/0操作程序　　2)測試三種不同方法的性能　　3）熟悉了解shell的相關(guān)機(jī)

22、理　　周四（2012.02.23）：　　實(shí)現(xiàn)cd命令　　實(shí)現(xiàn)environ命令　　實(shí)現(xiàn)echo命令　　實(shí)現(xiàn)help命令

23、;　　周五（2012.02.24）：　　實(shí)現(xiàn)jobs命令　　實(shí)習(xí)退出命令　　實(shí)現(xiàn)命令提示符特征

24、實(shí)現(xiàn)后臺(tái)運(yùn)行特征　　周一（2012.02.27）：　　實(shí)現(xiàn)外部命令調(diào)用功能　　測試shell,檢測時(shí)候達(dá)到要求　　編寫任務(wù)三的進(jìn)程同步　　4）編寫任務(wù)三的縣線程同步

25、周二（2012.02.28）：　　1）文件的搜索的單進(jìn)程實(shí)現(xiàn)　　2）文件搜索的多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)　　周三（2012.02.29):　　1)實(shí)現(xiàn)任務(wù)五　　周四（2012.03.01）：

26、;　　測試修改任務(wù)五代碼　　完成實(shí)驗(yàn)六的部分代碼　　周五（2012.03.02):　　1）完成實(shí)驗(yàn)六的代碼　　2) 測試實(shí)驗(yàn)六的功能　　二、實(shí)現(xiàn)任務(wù)及其問題分析</

27、p>　　任務(wù)一 I/O系統(tǒng)調(diào)用開銷比較　　實(shí)現(xiàn)的功能：　　1.生成制定大小的文件　　2. 利用C實(shí)現(xiàn)文件內(nèi)容的逆序　　3. 利用unix函數(shù)實(shí)現(xiàn)文件內(nèi)容的逆序

28、　　4. 利用mmap函數(shù)實(shí)現(xiàn)文件內(nèi)容的逆序　　5. 按照要求跟蹤實(shí)現(xiàn)性能比較　　問題分析：　　1. 文件讀取后出現(xiàn)亂碼　　分析：fread（）函數(shù)的使用出現(xiàn)問題，重新修改后問題解決。　　2.

29、文件逆序后無法打開　　分析：fwrite()函數(shù)的使用出現(xiàn)問題，字符串在重新逆序后沒有添加結(jié)束符。　　3. 對(duì)漢字文件操作后，文件全部為亂碼　　分析：不同的編譯器中對(duì)漢字的大小定義不同，修改每次讀取的字節(jié)數(shù)，問題解決。　　4. 解決中間文件，實(shí)現(xiàn)文件逆序，程序執(zhí)行后無變

30、化　　分析：文件的打開方式不正確，導(dǎo)致無法寫入文件，修改打開方式后，文件操作成功。　　任務(wù)二實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的shell　　實(shí)現(xiàn)的功能：　　1. 內(nèi)部命令cd功能　　2. 內(nèi)部命令echo

31、功能　　3. 內(nèi)部命令environ功能　　4. 內(nèi)部命令help功能　　5. 內(nèi)部命令jobs功能　　6. 內(nèi)部命令退出功能　　7. 解釋器應(yīng)該打印$PS2作為提示符。　　8. 命令以符

32、號(hào)&終止，在后臺(tái)并發(fā)執(zhí)行該程序。shell立即等待下一命令行的輸入，而不等待該程序的結(jié)束。　　問題分析：　　1. cd功能實(shí)現(xiàn)過程中，無法確定路徑改變時(shí)候成功　　問題分析：模仿linux的shell模式，在命令提示符中調(diào)用環(huán)境變量，打印當(dāng)前的路徑。

33、　　2. Echo命令執(zhí)行之后會(huì)，在字符串的最后會(huì)出現(xiàn)'\n'符號(hào)　　問題分析：檢查程序語句后，發(fā)現(xiàn)在命令解析時(shí)，字符串結(jié)束符的添加位置出現(xiàn)偏差，忽略了被讀取的換行符號(hào)。　　3. 實(shí)現(xiàn)jobs功能時(shí)，無法調(diào)用系統(tǒng)程序，而自己實(shí)現(xiàn)時(shí)又無法操作　　問題分析：設(shè)置結(jié)構(gòu)體數(shù)字，存儲(chǔ)子

34、進(jìn)程的名稱、ID號(hào)、及狀態(tài)。ID號(hào)在父進(jìn)程返回時(shí)獲取并保存，狀態(tài)通過fork（）返回的次數(shù)來確定。　　在解析命令時(shí)，當(dāng)命令中參數(shù)比較多多時(shí)，解析代碼會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。　　任務(wù)三進(jìn)程/線程同步　　實(shí)現(xiàn)的功能：　　1.

35、線程的同步　　2. 進(jìn)程的同步　　問題分析：　　1. 子進(jìn)程在信號(hào)量為0的狀態(tài)下，沒有阻塞，依然執(zhí)行。　　問題分析：函數(shù)的參數(shù)設(shè)置問題，修改函數(shù)參數(shù)設(shè)置。

36、　　2. 無法創(chuàng)建信號(hào)量或創(chuàng)建后無法初始化為0　　問題分析：信號(hào)量創(chuàng)建函數(shù)的參數(shù)設(shè)置問題，在最后的參數(shù)添加一個(gè)參數(shù)0666，問題解決。　　3. 進(jìn)程并發(fā)一定后，程序死鎖　　問題分析：在程序中發(fā)現(xiàn)在同一進(jìn)程代碼中兩次申請(qǐng)了同一資源，導(dǎo)致死鎖。　　4.

37、進(jìn)程無法出現(xiàn)較為理想的并發(fā)狀態(tài)　　問題分析：在各個(gè)進(jìn)程的打印次數(shù)設(shè)置方面不合理，修改各個(gè)子進(jìn)程的打印次數(shù)，使其能產(chǎn)生理想的狀態(tài)。　　5. 進(jìn)程4和進(jìn)程3僅僅發(fā)生一次并發(fā)，后來一直等待進(jìn)程3結(jié)束后，進(jìn)程4又開始執(zhí)行。　　問題分析：進(jìn)程4釋放資源后，進(jìn)程5占據(jù)，等待資源3，從而導(dǎo)致進(jìn)程5和進(jìn)程4競爭資源2，導(dǎo)致進(jìn)程

38、4無法執(zhí)行，增加進(jìn)程2的資源數(shù)后問題解決。 　　任務(wù)四文件內(nèi)容的并行搜索　　任務(wù)四的并行搜索實(shí)現(xiàn)的比較少，僅僅通過多種渠道了解了如何進(jìn)行操作，但是后面沒有多余的時(shí)間進(jìn)行編寫。　　心得體會(huì)　　在此次操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，對(duì)于專業(yè)方

39、面的知識(shí)又有了更多的了解，同時(shí)也接觸到了一個(gè)全新的程序設(shè)計(jì)平臺(tái)。　　此次課程設(shè)計(jì)的操作平臺(tái)是linux操作系統(tǒng)，在此之前，自己　　對(duì)linux并沒有太多的了解。通過此次課程設(shè)計(jì)，自己對(duì)linux系統(tǒng)及基于linux核心的程序設(shè)計(jì)有了個(gè)更多的了解，同時(shí)也體會(huì)到linux平臺(tái)下編譯工具的方便及強(qiáng)大，同時(shí)也深刻體驗(yàn)了開源的操作系統(tǒng)對(duì)于一個(gè)計(jì)算機(jī)從業(yè)者的重要性。

40、通過linux下的c編程，自己又找到了一個(gè)新的編程方向。　　此外，此次課程設(shè)計(jì)的前兩個(gè)任務(wù)的意義沒有特別的體現(xiàn)，基本是利用編程的知識(shí)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有特定功能的程序或者系統(tǒng)，沒有感到太多的不同。然而，第三個(gè)實(shí)驗(yàn)的同步卻讓我感覺到了有一中不一樣的感覺。通過自己編程實(shí)踐，體會(huì)到了多線程、多進(jìn)程同步的機(jī)理，對(duì)于進(jìn)程、線程同步有了更深刻的了解，確實(shí)感覺到了多進(jìn)程多線程的優(yōu)越及有趣之處，使我自己對(duì)進(jìn)程和線程同

41、步有了更大的興趣。　　后面的三個(gè)任務(wù)可能具有更大的意義，但是由于自己在前面的實(shí)驗(yàn)花費(fèi)了太多的時(shí)間的，導(dǎo)致后面沒有時(shí)間繼續(xù)完成?，F(xiàn)在看來感覺前面的任務(wù)其實(shí)沒什么，但是實(shí)際做起來，卻沒有那么高的效率，也使我認(rèn)識(shí)到自己的不足及努力的方向。　　附錄:　　線程并發(fā)：&

42、lt;/b>　　#include <stdio.h>　　#include <pthread.h>　　#include <stdlib.h>　　#include <unistd.h><p&g

43、t;　　pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;　　pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;　　pthread_mutex_t mutex3 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;<p

44、>　　pthread_mutex_t mutex4 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;　　pthread_mutex_t mutex5 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;　　pthread_mutex_t mutex6 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;<

45、;p>　　pthread_mutex_t mutex7 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;　　void *thread1(void *arg)　　{　　int i,j;

46、　　for(i=0;i<10;i++)　　{　　printf("I am process 1\n");　　fflush(stdout);　　sleep(1);</p

47、>　　}　　pthread_mutex_unlock(&mutex1);　　pthread_mutex_unlock(&mutex2);　　return NULL;　　}&

48、lt;/b>　　void *thread2(void *arg)　　{　　int i,j;　　pthread_mutex_lock(&mutex1);<

49、p>　　for(i=0;i<10;i++)　　{　　printf("I am process 2\n");　　fflush(stdout);　　sleep(1);&

50、lt;/p>　　}　　pthread_mutex_unlock(&mutex1);　　pthread_mutex_unlock(&mutex3);　　pthread_mutex_unlock(&mutex4);</p&

51、gt;　　return NULL;　　}　　void *thread3(void *arg)　　{　　int i,j;

52、;　　pthread_mutex_lock(&mutex2);　　for(i=0;i<30;i++)　　{　　printf("I am process 3\n");　　fflus

53、h(stdout);　　sleep(1);　　}　　pthread_mutex_unlock(&mutex2);　　pthread_mutex_unlock(&mutex5);&l

54、t;/p>　　return NULL;　　}　　void *thread4(void *arg)　　{　　int i,j;<

55、/p>　　pthread_mutex_lock(&mutex3);　　for(i=0;i<40;i++)　　{　　printf("I am process 4\n");

56、fflush(stdout);　　sleep(1);　　}　　pthread_mutex_unlock(&mutex3);　　pthread_mutex_unlock(&mutex

57、7);　　return NULL;　　}　　void *thread5(void *arg)　　{　　int i,j;

58、;　　pthread_mutex_lock(&mutex4);　　pthread_mutex_lock(&mutex5);　　for(i=0;i<20;i++)　　{

59、printf("I am process 5\n");　　fflush(stdout);　　sleep(1);　　}　　pthread_mutex_unlock(&mu

60、tex4);　　pthread_mutex_unlock(&mutex5);　　pthread_mutex_unlock(&mutex6);void *thread6(void *arg)　　{　　i

61、nt i,j;　　pthread_mutex_lock(&mutex6);　　pthread_mutex_lock(&mutex7);　　for(i=0;i<5;i++)　　{</p&g

62、t;　　printf("I am process 6\n");　　fflush(stdout);　　sleep(1);　　}　　pthread_mutex

63、_unlock(&mutex6);　　pthread_mutex_unlock(&mutex7);　　return NULL;　　}　　int main(void)<b&

64、gt;　　{　　pthread_t mythread1,mythread2,mythread3,mythread4,mythread5,mythread6;　　int i;　　pthread_mutex_lock(&mutex1);</p&g

65、t;　　pthread_mutex_lock(&mutex2);　　pthread_mutex_lock(&mutex3);　　pthread_mutex_lock(&mutex4);　　pthread_mutex_lock(&mutex5);</p&g

66、t;　　pthread_mutex_lock(&mutex6);　　pthread_mutex_lock(&mutex7);　　for(i=1;i<=6;i++)　　{　　if( 1 ==

67、i )　　{　　if( pthread_create(&mythread1,NULL,thread1,NULL) )　　{ printf("error:111111111111111\n");&

68、lt;b>　　abort();　　}　　}　　if( 2 == i )　　{　　if( p

69、thread_create(&mythread2,NULL,thread2,NULL) )　　{ printf("error:22222222222222222\n");　　abort();　　}&

70、lt;/p>　　}　　return NULL;　　}　　if( 3 == i )　　{

71、　if( pthread_create(&mythread3,NULL,thread3,NULL) )　　{ printf("error:13333333333333333\n");　　abort();　　}</

72、b>　　}　　if( 4 == i )　　{　　if( pthread_create(&mythread4,NULL,thread4,NULL) )<p

73、>　　{ printf("er4444444444444441\n");　　abort();　　}　　}　　if( 5

74、== i )　　{　　if( pthread_create(&mythread5,NULL,thread5,NULL) )　　{ printf("error:6666666666666666\n");<p&

75、gt;　　abort();　　}　　}　　if( 6 == i )　　{　　i

76、f( pthread_create(&mythread6,NULL,thread6,NULL) )　　{ printf("error:666666666666666\n");　　abort();　　}

77、;　　}　　}　　if(pthread_join(mythread6,NULL))　　{　　printf("

78、;6666666666666666666\n");　　abort();　　}　　exit(0);　　}<

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計(jì)

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