1、操作系统实验 实验报告实验日期：11月23 日实验名称：实验一一、实验目的1.学习LINUX操作系统2.熟悉UNIX/LINUX 的常用基本命令3.理解fork()与clone()函数的区别和联系4.深入理解生产者和消费者问题二、实验内容（1）安装 LINUX：（2）熟悉 UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、 who、wc、pwd 、ps、pstree 、top,cat,cd,chgrp,chmod,chown,comm,cmp,cp,rm,diff,mv,rmdir等，了解环境。（3）比较 fork（）和clone()的功能，利用fork （）生成子进程和clone() 生成线程。（4
2、）利用 pthread库，通过其中的 mutex来实现生产者和消费者问题。三、项目要求及分析基本要求：（1）安装 LINUX：使用FEDORA11（2）熟悉 UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、 who、wc、pwd 、ps、pstree 、top,cat,cd,chgrp,chmod,chown,comm,cmp,cp,rm,diff,mv,rmdir等，了解环境。（3）比较 fork（）和clone()的功能，利用fork （）生成子进程和clone() 生成线程。（4）利用 pthread库，通过其中的 mutex来实现生产者和消费者问题。四、具体实现1.linux常用指令1.1
3、目录操作 和 DOS 相似，Linux 采用树型目录管理结构,由根目录开始一层层将子目录建 下去,各子目录以“/”隔开。用户 login后,工作目录的位置称为home directory，由系统管理员设定。符号代表自己的home directory，例如：/myfile是指自己home目录下myfile这个文件。Linux 的通配符有三种:* 和？用法与DOS相同，代表区间内的任一字符，如test05即代表 test0，test1， ，test5的集合。 (1)显示目录文件ls执行格式：ls atFlgR name (name 可为文件或目录名称) 例： ls 显示出当前目录下的文件ls a
4、显示出包含隐藏文件的所有文件 ls t 按照文件最后修改时间显示文件 ls F 显示出当前目录下的文件及其类型 ls l 显示目录下所有文件的许可权、拥有者、文件大小、修改时间及名称 ls lg 同上ls R 显示出该目录及其子目录下的文件 注：ls与其它命令搭配使用可以生出很多技巧(最简单的如“ls -l | more”), 更多用法请输入ls -help查看，其它命令的更多用法请输入“命令名help“查看。(2)建新目录：mkdir 执行格式：mkdir directoryname 例：mkdir dir1 (新建一名为 dir1 的目录) (3)删除目录：rmdir 执行格式：rmdir
5、 directoryname 或 rm directoryname 例：rmdir dir1 删除目录 dir1,但它必须是空目录,否则无法删除 Rm r dir1 删除目录 dir1 及其下所有文件及子目录 rm -rf dir1 不管是否空目录,统统删除,而且不给出提示,使用时 要小心 (4) 改变工作目录位置 ：cd 执行格式：cd name 例：cd 改变目录位置至用户 login 时的 working directory cd dir1 改变目录位置,至dir1 目录 cd user 改变目录位置, 至用户的working directory cd 改变目录位置,至当前目录的上层目录
6、 -4- 操作系统实验指导书 cd /user 改变目录位置, 至上一级目录下的user目录 cd /dir-name1/dir-name2 改变目录位置,至绝对路径(Full path) cd - 回到进入当前目录前的上一个目录 (5)显示当前所在目录 pwd 执行格式: pwd (6)查看目录大小 du 执行格式: du s directory 例: du dir1 显示目录 dir1 及其子目录容量(以 kb 为单位) 显示目录 dir1 的总容量 du s dir1 (7)显示环境变量 echo $HOME 显示家目录 echo $PATH 显示可执行文件搜索路径 env 显示所有环境
7、变量(可能很多,最好用“env | more“,“env | grep PATH“等) (8)修改环境变量,在bash下用export,如: export PATH=$PATH:/usr/local/bin 想知道 export 的具体用法,可以用 shell 的 help 命令:help export 2、文件操作 (1)查看文件( 可以是二进制的)内容 cat 执行格式:cat filename 或 more filename 或 cat filename|more 例: 以连续显示方式,查看文件 file1 的内容 cat file1 more file1 或 cat file1|mor
8、e 以分页方式查看文件的内容 (2)删除文件 rm 执行格式: rm filename 例: rm file? rm f* (3)复制文件 cp 执行格式: cp r source destination 例: 将 file1 复制成 file2 cp file1 file2 将 file1 复制到目录 dir1 cp file1 dir1 将 file1 复制到当前目录 cp /tmp/file1 将 file1 复制到当前目录名为 file2 cp /tmp/file1 file2 cp r dir1 dir2 (recursive copy)复制整个目录。 (4)移动或更改文件、目录名称
9、 mv 执行格式: mv source destination 例: 将文件 file1,更名为 file2 mv file1 file2 -5- 操作系统实验指导书 将文件 file1,移到目录 dir1 下 mv file1 dir1 mv dir1 dir2 (5)比较文件( 可以是二进制的)或目录的内容 diff 执行格式: diff r name1 name2 (name1、name2 同为文件或目录) 例: diff file1 file2 比较 file1 与 file2 的不同处 比较 dir1 与 dir2 的不同处 diff r dir1 dir2 (6)文件中字符串的查找
10、 grep 执行格式:grep string file 例: 查找并列出串 abc 所在的整行文字 grep abc file1 (7)文件或命令的路径寻找 执行格式一:whereis command 显示命令的路径 执行格式二:which command 显示路径及使用者所定义的别名 执行格式三:whatis command 显示命令的功能摘要 执行格式四:find search path name filename -print 搜寻指定路径下某文件的路径 执行格式五:locate filename 根据系统预先生成的文件/目录数据库(/var/lib/slocate/slocate.db
11、)查找匹 配的文件/目录,查找速度很快 ,如果有刚进行的文件改变而系统未到执行定时更新 数据库的时间,可以打入updatedb命令手动更新。 (8)建立文件或目录的链接 ln 例: ln source target1 建立source文件(已存在)的硬链接,命名为target1 ln -s source target2 建立source文件的符号链接,命名为target2 3、系统询问与权限口令 (1)查看系统中的使用者 执行格式: who (2)查看 username 执行格式: 查看自己的 username who am I (3)改变自己的 username 的帐号与口令 su 执行格式
12、: su username 例: 输入帐号 su username 输入密码 password (4)文件属性的设置 chmod 改变文件或目录的读、写、执行的允许权 执行格式: chmod R mode name 其中:-R为递归处理,将指定目录下所有文件及子目录一并处理 mode为3-8位数字,是文件/ 目录读、写、执行允许权的缩写(r:read, 数字代号为 “4“, w:write,数字代号为“2“, x:execute,数字代号为“1“) -6- 操作系统实验指导书 mode: rwx rwx rwx user group other 缩写: (u) (g) (o) 例:chmod
13、755 dir1 将目录dir1设定成任何人皆有读取及执行的权利,但只有拥有 者可作写修改。其中7=4+2+1,5=4+1 将 file1 设为拥有者可以读、写和执行 chmod 700 file1 将 file2,增加拥有者可执行的权利 chmod o+x file2 将 file3,增加组使用者可执行的权利 chmod g+x file3 将 file4,除去其它使用者可读取的权利 chmod or file4 (5)改变文件或目录所有权 chown 执行格式: chown R username name 例: chown user file1 将文件 file1 改为 user 所有 将
14、目录dir1及其下所有文件和子目录,改为 chown R user dir1 user 所有 (6)检查用户所在组名称 groups 执行格式: groups (7)改变文件或目录的组拥有权 chgrp 执行格式: chgrp R groupname name 例:chgrp vlsi file1 将文件 file1 改为 vlsi 组所有 chgrp R image dir1 将目录 dir1 及其下所有文件和子目录,改为 image群组 (8)改变文件或目录的最后修改时间 touch执行格式: touch name 4、进程操作 (1)查看系统目前的进程 ps 执行格式: ps aux 例
15、: ps 或 ps x 查看系统中属于自己的 process 查看系统中所有使用者的 process ps au 查看系统中包含系统内部及所有使用者的 process ps aux ps -aux|grep apache 找出系统中运行的所有名称中带有“apache“串的 process (2)查看正在 background 中执行的 process 执行格式: jobs (3)结束或终止进程 kill 执行格式: (PID 为利用 ps 命令所查出的 process ID) kill 9 PID 例: kill 456 或 kill 9 456 终止 process ID 为 456 的 p
16、rocess -7- 操作系统实验指导书 (4)后台(background)执行 process command 的命令 执行格式: command D 代表不可中断的休眠状态 ;R代表运行状态;Z 代表僵死状态;T代表停止或跟踪状态。 TIME 该进程自启动以来所占用的总CPU 时间。如果进入的是累计模式,那么该时间还包括这 个进程子进程所占用的时间。且标题会变成CTIME。 %CPU 该进程自最近一次刷新以来所占用的CPU时间和总时间的百分比。 %MEM 该进程占用的物理内存占总内存的百分比。 COMMAND 该进程的命令名称,如果一行显示不下,则会进行截取。内存中的进程会有一个完 整的命
17、令行 -8- 操作系统实验指导书 按“ctrl+c“停止查看 (7)以树状图显示执行的程序 pstree 例: pstree -h 列出进程树并高亮标出当前执行的程序 (8)监视虚拟内存 vmstat vmstat对系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视,同时它也对磁盘和forks和vforks操 作的个数进行汇总。 不足是:vmstat 不能对某个进程进行深入分析,它仅是一对系统的整体情况进行分析。 例如:angelhome /angel# vmstat procs memory swap io system cpu r b w swpd free buff cache si so bi
18、bo in cs us sy id 0 0 0 7180 1852 56092 48400 0 0 6 5 24 8 0 0 18 其中: Procs r: 等待运行的进程数 b: 处在非中断睡眠状态的进程数 w: 被交换出去的可运行的进程数。 Memory swpd: 虚拟内存使用情况,单位:KB free: 空闲的内存 ,单位 KB buff: 被用来做为缓存的内存数, 单位:KB Swap si: 从磁盘交换到内存的交换页数量, 单位:KB/秒 so: 从内存交换到磁盘的交换页数量, 单位:KB/ 秒 IO bi: 发送到块设备的块数, 单位: 块/秒 bo: 从块设备接收到的块数, 单
19、位:块/秒 System in: 每秒的中断数,包括时钟中断 cs: 每秒的环境(上下文)切换次数 CPU 按 CPU 的总使用百分比来显示 us: CPU 使用时间 sy: CPU 系统使用时间 id: 闲置时间 (9)分析共享内存、信号量和消息队列 ipcs(相关命令ipcrm:用于给有权限的用户清 除这些量,注意不要乱清除, 除非该量确实失效了) 例如:angelhome /angel# ipcs - Shared Memory Segments - key shmid owner perms bytes nattch status 0x00280267 0 root 644 10485
20、76 1 0x61715f01 1 root 666 32000 33 0x00000000 2 nobody 600 92164 11 dest - Semaphore Arrays - key semid owner perms nsems status 0x00280269 0 root 666 14 0x61715f02 257 root 777 1 - Message Queues - key msqid owner perms used-bytes messages (10)监视用户空间程序发出的全部系统调用 strace -9- 操作系统实验指导书 strace 还能显示调用的参
21、数 ,以及用符号方式表示的返回值。 strace 从内核中接收信息,所以一个程序无论是否按调试方式编译(gcc -g)或 是否被去掉了调试信息,都可以被跟踪。 执行格式: strace -tTeo executable-program-name -t : 用来显示调用发生的时间 -T : 显示调用花费的时间 -e : 限定被跟踪的调用类型 -o : 将输出重定向到一个文件中 类似命令:ltrace -fiS executable-program-name 5、通信类 (1)本地工作站与 LINUX 服务器间的文件传输 ftp 执行格式: ftp 主机名 或 ftp 主机的 IP 地址 后续执行
22、步骤: 输入帐号 name: 输入密码 password: 显示 ftp 可使用的所有命令 ftphelp 改变本地机当前目录为 dir1 ftplcd dir1 将 LINUX 服务器文件 file1 拷到本地机 ftpget file1 将本地文件 file2,拷到 LINUX 服务器 ftpput file2 显示本地机当前目录下所有文件 ftp!ls 显示本地机当前所在目录下所有文件 ftp!pwd 显示 LINUX 服务器当前目录下所有文件 ftpls 显示服务器当前目录下所有文件(略同于 LINUX 的 ftpdir ls l 指令) 显示 LINUX 服务器当前所有目录位置 ft
23、ppwd 更改 LINUX 服务器的目录至 dir1 下 ftpcd dir1 将服务器中 .c 文件拷到本地机中 ftpmget *.c 将所有 .txt 文件拷贝到服务器 ftpmput *.txt 结束 ftp 工作 ftpquit 结束 ftp 工作 ftpbye (2)检查与 LINUX 服务器连接是否正常 ping 执行格式: ping hostname 或 ping IPAddress 例: ping 127.1.1.1 (3)将文件当做 Email 的内容送出 mail 执行格式:mail s “Subjictstring” usernameaddressfilename 功能
24、:将 command 的执行结果送至指定的 filename 中 例: ls l list 将执行”ls l” 的结果写入文件 list 中 执行格式二: command!filename 功能:同上,若 filename 文件已存在 ,则强迫重写 执行格式三: command / 生产者放置产品的位置int out = 0; / 消费者取产品的位置int buffM = 0; / 缓冲初始化为 0， 开始时没有产品sem_t empty_sem; / 同步信号量， 当满了时阻止生产者放产品sem_t full_sem; / 同步信号量， 当没产品时阻止消费者消费pthread_mutex_t
25、 mutex; / 互斥信号量， 一次只有一个线程访问缓冲int product_id = 0; /生产者 idint prochase_id = 0; /消费者 id/* 打印缓冲情况 */void print()int i;for(i = 0; i M; i+)printf(“%d “, buffi);printf(“n“);/* 生产者方法 */ void *product()int id = +product_id;while(1)/ 用 sleep 的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察sleep(1);/sleep(1);sem_wait(pthread_mutex_lock(i
26、n = in % M;printf(“product%d in %d. like: t“, id, in);buffin = 1; print(); +in;pthread_mutex_unlock(sem_post( /* 消费者方法 */void *prochase()int id = +prochase_id;while(1)/ 用 sleep 的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察sleep(1);/sleep(1);sem_wait(pthread_mutex_lock(out = out % M;printf(“prochase%d in %d. like: t“, id, ou
27、t);buffout = 0;print();+out;pthread_mutex_unlock(sem_post(int main()pthread_t id1N;pthread_t id2N;int i;int retN;/ 初始化同步信号量int ini1 = sem_init( int ini2 = sem_init( if(ini1 exit(1); /初始化互斥信号量 int ini3 = pthread_mutex_init(if(ini3 != 0)printf(“mutex init failed n“);exit(1); / 创建 N 个生产者线程for(i = 0; i N; i+)reti = pthread_create(
