OS course design

操作系統課設

實驗一:為Linux系統增加系統調用

通過修改Linux 0.11系統文件, 實現增加一個簡單的系統調用

0.環境配置

在Ubuntu20.04.1虛擬機上, 用Bochs運行Linux0.11編譯出的image文件編譯Linux0.11需要32位gcc環境, 附一個簡單可行的環境配置鏈接: https://gitee.com/cn-guoziyang/oslab

1.程序功能

通過修改Linux 0.11系統文件(使用Bochs運行), 實現增加一個簡單的系統調用此處是調用nameout.c輸出”Hello, I'm lwh”

2.設計思路

在用戶層面編寫程序nameout.c，通過syscall這個宏開啟調用系統函數的窗口，調用sys_nameout系統函數。 編寫函數sys_nameout，以name.c的文件格式保存在了linux0.11系統kernel中； sys_nameout調用了printk（）完成打印輸出。 修改Makefile文件讓我們添加的kernel/who.c 可以和其它Linux 代碼編譯鏈接到一起

詳細步驟: 添加iam和whoami系統調用編號的宏定義(_NR_xxxxxx)

文件路徑：/linux-0.11/**include/unistd.h **

修改系統調用總數文件路徑：/linux-0.11/**kernel/system_call.s **

為新增的系統調用添加系統調用名並維護系統調用表文件路徑：/linux-0.11/ include/linux/sys.h

為新增的系統調用編寫代碼實現,創建一個文件name.c文件路徑**: /linux-0.11/kernel**

name.c中寫入printk(”Hello, I'm lwh”)

修改Makefile

要想讓我們添加的kernel/who.c 可以和其它Linux 代碼編譯鏈接到一起，必須要修改Makefile 文件

文件路徑: / linux-0.11/kernel/Makefile

編寫測試程序

到此為止，內核中需要修改的部分已經完成，接下來需要編寫測試程序來驗證新增的系統調用是否已經被編譯到linux-0.11內核可供調用

文件路徑:/oslab/namein.c /oslab/nameout.c

/* nameout.c */

#define LIBRARY

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <asm/segment.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <stdio.h>

_syscall2(int, nameout,char *,name,unsigned int,size);

int main(int argc, char *argv[])

{

char username[64] = {0};

/調用系統調用nameout() /

nameout(username, 24);

printf("%sn", username);

return 0;

}

採用掛載方式實現宿主機與虛擬機操作系統的文件共享，在oslab目錄下執行以下命令掛載hdc目錄到虛擬機操作系統上

編譯linux內核文件路徑: /oslab/linux

終端執行make命令

Make成功

運行Bochs虛擬機文件路徑: /oslab/ 終端執行run命令

為linux-0.11新增調用號文件路徑: 虛擬機中/usr/include/unistd.h(也可以掛載後在圖形界面中修改)

(若在虛擬機中修改) (若掛載後在主機的圖形界面中修改)

gcc運行成功輸出案例文字

3.程序運行情況及截圖

實驗二:磁盤調度算法

使用FIFO(先來先服務)、SSTF(最短尋道優先)以及SCAN(電梯調度算法)進行磁盤調度

顯示調度順序, 計算出平均移動磁道數

實驗三: Linux系統文件調用接口

使用文件系統調用編寫一個文件工具filetools，使其具有以下功能：

創建新文件, 寫文件, 讀文件, 修改文件權限, 查看當前文件權限, 退出

實驗四: 進程管理

使用管道來實現父子進程之間的進程通信

實驗五: 請求分頁系統中的置換算法

產生320條指令序列

將指令序列變換成頁地址流

分別計算先進先出（FIFO）頁面置換算法，最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，最佳（Optimal）頁面置換算法在不同內存頁塊下的命中率

實驗六: 進程通信

使用管道來實現父子進程之間的進程通信

使用消息緩衝隊列來實現client 進程和server 進程之間的通信

使用共享存儲區來實現兩個進程之間的進程通信