1、第 1 页 共 19 页操作系统课程设计实验报告册班级： 学号： 姓名： 教师： 褚华 第 2 页 共 19 页第 3 页 共 19 页目 录实验说明重要提示实验 1 系统调用实验 2 内核模块实验 3 文件系统实验 4 设备管理第 4 页 共 19 页实验说明1 实验做为学习的重要促进手段，是为了深化对理论的理解，锻炼实践动手能力。2 实验同时也作为考核的手段。3 实验内容会在课程进行中下达，并且会分次地、部分地被抽查。4 课程结束时，要求把所有的实验整理成一个完整的电子文档并上交，做为最后成绩的评定依据。5 如果有兴趣的合适的题目，也可自己选题目。格式说明1 本文档文件名命名为“学号-姓名
2、” ，如“13071000_小王” 。2 留白部分不足的自己调整长度，也可加页（增加内容应在表格内） 。3 每次的实验报告都要在这个文件中（按照实验次序依次）增加，而不是每次一个新的 word 文件。4 本文档保存为 doc 格式（ 请勿用 Word2007 的 docx 格式） 。重要提示：1实验正文建议使用小四号或五号宋体。2若附加图形，则请直接嵌入到实验手册相应位置。3各实验的源程序，请按实验分目录存放，如第一个实验的源程序存放在目录 lab1 下，第二个实验的源程序存放在目录 lab2 下等等，依次类推。可互相讨论，但严禁抄袭网络或同学的实验结果。第 5 页 共 19 页实验编号 1
3、题目 系统调用实验目的为 Linux 内核增加一个系统调用，并编写用户进程的程序来测试要求该系统调用能够完成以下功能：1. 该系统调用有 1 个 int 型参数，返回值为 int。2. 若参数为偶数，则输出自己学号后四位3. 若参数为奇数，则输出自己学号的后五位实验内容1.系统调用的实现2.增加系统调用3.Linux 内核的构建报告内容要求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报 告 正 文要给 linux 增加系统调用，可以用修改内核源码并重新编译的方法实现一：基本过程是1.在系统调用表文件中给要增加的一个系统调用的名字2.在系统调用号文件中给要新增的系统调用分配一个系统调用号3.增加系统
4、调用声明4.添加系统调用的实现5.重新编译内核6.编写测试驱动函数，测试系统调用是否添加成功一：在系统调用表文件中增加系统调用的名字二：在系统调用号文件中给要新增的系统调用分配一个系统调用号第 6 页 共 19 页三：增加系统调用声明四：添加系统调用的实现要为 linux 内核增加系统调用，首先必须要实现系统的内核调用也就是提供功能的一个函数根据题目要求，当给改系统调用传递 int 参数为奇数时输出自己学号的后五位，当系统调用接受的参数为偶数时，输出自己学号的后四位所以，系统调用的实现如下可以看到系统调用的实现同基本的 C 语言没多大差别，只是能使用的库不一样在 linux 内核中的代码不能使
5、用标准 C 库，只能使用内核提供的库所以能调用的函数会有不同最后实现代码如下第 7 页 共 19 页当参数 num 为偶数时输出 2257 也就是学号的后四位当参数为奇数时输出 12257 也就是学号的后四位可以看到输出函数式 printk 而不是 printf，因为在内核中不能使用标准 C 函数五：编译内核六：测试系统调用测试驱动函数如下测试输出如下由于在系统调用实现时忘记在末尾加换行符了。所以输出的两个是在一行的也就是 2257 和 12257，但是可以看到系统调用时实现了的。第 8 页 共 19 页实验编号 2 题目 内核模块实验目的1.学习 linux 内核模块的编写及加载的方法2.理
6、解 linux 内核模块的机制实验内容1.编写 linux 内核模块并测试2.编写可以带参数的 linux 内核模块并测试3.使用内核模块的方法为 linux 增加系统调用1、 用内核模块的方法完成实验 1 的内报告内容要求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报 告 正 文实验内容：编写一个内核模块；编译该模块；加载、卸载该模块；实验步骤:新建模块目录用编辑器（vi）编辑源文件第 9 页 共 19 页分析:模块入口函数为 hello_init()，由 module_init()宏指定，在模块被加载的时候被调用向系统注册。入口函数的返回值：0 表示成功，非 0 表示失败。模块的退出函数为 h
7、ello_exit()，由 module_exit()宏指定，在模块被卸载时被调用向系统注销，主要来完成资源的清理工作。它被调用完毕后，就模块就被内核清除了。一个模块最少需要有入口和退出函数。2.4 内核后，引入识别代码是否在 GPL 许可下发布的机制 。在使用非公开的源代码产品时会得到警告。通过宏 MODULE_LICENSE(“GPL”)，设置模块遵守 GPL 证书，取消警告信息。宏 MODULE_DESCRIPTION()用来描述模块的用途。宏 MODULE_AUTHOR()用来声明模块的作者。 宏 MODULE_SUPPORTED_DEVICE()声明模块支持的设备。这些宏都在头文件
8、linux/module.h 定义，使用这些宏只是用来提供识别信息。用编辑器编辑 Makefile第 10 页 共 19 页编译模块加载删除模块dmesg 输出信息带参数的模块第 11 页 共 19 页传入参数输出结果内容二:用内核模块的方式为系统添加一个系统调用为 Linux 内核增加一个系统调用，并编写用户进程的程序来测试。要求该系统调用够完成以下功能：1. 该系统调用有 1 个 int 型参数，返回值为 int。2. 若参数为偶数，则输出自己学号后四位3. 若参数为奇数，则输出自己学号的后五位基本思路就是通过修改系统调用参数表所在的内存地址并加入系统调用即可第 12 页 共 19 页实验
9、编号 3 题目 文件系统实验目的1.了解/proc 文件系统2.掌握修改/proc 文件系统的方法3.利用/proc 与内核交互创建以及使用/proc 文件实验内容1. 利用/proc 与内核交互2、 利用内核模块方法创建/proc 文件报告内容要求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报 告 正 文实验一：本实验只使用标准 C 函数进行修改/proc 文件也就是说直接 read write /proc 里的文件从而达到与内核交互的目的代码如下输出结果第 13 页 共 19 页可以看到实现了功能完成了 hostname 文件的修改内容二:通过内核的/proc 编程接口进行/proc 文件的操
10、作本试验通过构造可加载内核模块,通过内核的/proc 编程接口进行/proc 文件的操作需要用到的基本函数有struct proc_dir_entry *create_proc_entry( const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *parent) 这个函数创建一个/proc 文件struct proc_dir_entry *create_proc_read_entry( const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *base, read_proc_t *read_p
11、roc, void *data) 这个函数创建一个/proc 的只读文件struct proc_dir_entry *proc_mkdir( const char *name, struct proc_dir_entry *parent) 这个函数创建一个/proc 目录删除节点（文件或者目录）remove_proc_entry()void remove_proc_entry ( const char *name, struct proc_dir_entry *parent)该函数将删除一个 proc 节点（按文件名删除） 以上函数只能创建一个文件，要想使创建的文件发挥作用，还有两个域的值需要
12、填写，它们是 read_proc 和 write_proc。该两个函数都是回调函数，当对文件进行读写时，系统会自动调用相应的回调函数。可以使用 write_proc 函数向 /proc 中写入一项。这个函数的原型如下int (*write_proc) (struct file *file, const char *buffer, unsigned long count, void *data)第 14 页 共 19 页file 参数实际上是一个打开文件结构（我们可以忽略这个参数）。buffer 参数是传递给您的字符串数据。缓冲区地址实际上是一个用户空间的缓冲区，因此我们不能直接读取它。coun
13、t 参数定义了在 buff 中有多少数据要被写入。data 参数是一个指向私有数据的指针可以使用 read_proc 函数从一个 /proc 项中读取数据（从内核空间到用户空间）。这个函数的原型如下：int (*read_proc) (char *page, char *start, off_t off, int count, int *eof, void *data)page 参数是这些数据写入到的位置，其中 count 定义了可以写入的最大字符数。在返回多页数据（通常一页是 4KB）时，我们需要使用 start 和 off 参数。当所有数据全部写入之后，就需要设置 eof（文件结束参数）。
14、与 write 类似，data 表示的也是私有数据。此处提供的 page 缓冲区在内核空间中。实验代码如下第 15 页 共 19 页可以看到代码创建一个/proc13121257 的目录并且创建两个文件以及一个 link 文件结果如下若对文件进行读写操作则如下显示第 16 页 共 19 页实验编号 4 题目 设备管理实验目的1. 了解 linux 设备文件2. 了解 linux 设备驱动程序的编写实验内容 1. 实现一个 linux 字符设备驱动文件报告内容要求(1) 实现方法和思路(2) 测试及结果报 告 正 文1. 首先了解 linux 设备驱动文件的基本数据结构内核设备驱动程序表结构(i
15、n fs/devices.c)struct device_struct const char *name; / device namestruct file_operations * fops;字符设备驱动程序的基本操作和数据结构2. 字符设备驱动程序： 设备表：全局数组 chrdevs255,主设备号是它的下标登记： register_chrdev() / unregister_chrdev()缺省操作集合：file_ops: def_chr_fops，仅定义了 open 方法；inode_ops: chrdev_inode_operations, 仅定义了其中的file_operation
16、=&def_chr_fops.三： 关键代码第 17 页 共 19 页实现了驱动程序的初始化以及退出清理函数在初始化中用 register_chrdev 函数进行注册在退出中用 unregister_chrdev 函数进行清理2. 关键的字符设备驱动程序的数据结构其中 rwbuf_open 实现打开设备文件操作Rwbuf_close 实现关闭设备文件操作Rwbuf_write 实现写设备文件Rwbuf_read 实现读设备文件Rwbuf_ioctl 实现一些操作在测试函数中第 18 页 共 19 页实现读写操作以及 clean 操作首先创建一个设备文件节点可以看出可以对设备文件像普通文件一样进行读写操作运行结果如下实验完成第 19 页 共 19 页
