操作系统原理实验指导书
（讨论稿）
操作系统课程组 2010年2月12日
目 录
概 述............................................................................................................................ 1 实验1 Linux操作系统安装与命令使用 .................................................................. 2 实验2 Linux环境下C语言使用、编译与调试 ................................................... 14 实验3 观察Linux进程的异步并发执行 ............................................................... 18 实验4 观察Linux进程的同步与互斥 ................................................................... 22 实验5 观察Linux进程间的通信 ........................................................................... 26 实验6 观察内存分配结果....................................................................................... 29 实验7 进程调度模拟程序设计............................................................................... 31 实验8 页面置换模拟程序设计............................................................................... 35 实验9 文件系统模拟程序设计............................................................................... 47 实验10 分析Linux进程调度程序 ........................................................................... 51 附录1 /USR/SRC/LINUX/KERNEL/SCHED.C ..................................................... 52
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概 述
操作系统是一门理论性和实践性都很强的课程。要学好操作系统的设计原理，除了听课、看书、做习题外，最好的方法就是在实践中进行，包括使用操作系统、观察操作系统行为、自己设计小型系统/模块或模拟算法、阅读和分析已有操作系统的源代码等。
本教材安排的实验内容按深度可分为四个层次，即：使用级、观察级、实现级和代码阅读级
(1) 使用级：是指如何使用操作系统，包括对命令、系统调用和系统文件的使用。 (2) 观察级：是指通过使用级的接口，从外部观察操作系统的内部工作过程和结构。 (3) 实现级：是指编程模拟实现操作系统某些功能模块。
(4) 代码阅读级：是指对操作系统源代码进行分析，以加深对操作系统实现原理的了解。 本课程实验所用操作系统平台为Red Hat Linux 9.0，具体实验安排如下： 实验模块 使用级 实验内容 Linux操作系统安装与命令使用 Linux环境下C语言使用、编译与调试 观察Linux进程的异步并发执行 观察级 观察Linux进程的同步与互斥 观察Linux进程间的通信 观察内存分配结果 进程调度模拟程序设计 实现级 页面置换模拟程序设计 文件系统模拟程序设计 代码阅读级 分析Linux进程调度程序
要求 必做 必做 必做 必做 必做 选做 必做 必做 必做 选做 学时 2 2 2 2 2 － 2 2 2 － 1
实验1 Linux操作系统安装与命令使用
一、实验目的
在供实验的微机上安装Linux操作系统，后续实验都将在此环境上进行。通过实验，要求：
1.了解硬件资源要求 2.学会安装Linux系统 3.学会启动Linux系统
4.学会登录和退出Linux系统 5.熟悉Linux常用命令及使用格式 6.掌握在Linux使用U盘方法
二、实验内容
1. 将Linux系统安装到本地硬盘（本地及虚拟机安装方式） 2. 熟悉开机后登录和退出Linux系统过程；
3. 熟悉Linux基本命令使用，如ls、cat、ps、df、find、grep、cd、more、cp、rm、kill、at、vi、cc、man、help等；
4. 用mount命令把U盘的安装到/mnt目录（可能需要root用户口令，请勿乱用）;用umount命令把U盘从系统中卸载掉。
三、实验指导
1. 主要安装步骤
(1)如果BIOS支持光盘启动，则插入Linux安装光盘，重新启动计算机。 如果从DOS环境启动，则在DOS提示符下执行批处理命令，如autoboot ? 或者，准备启动软盘，插入并重新启动计算机。 (2)对硬盘分区，留出交换空间和文件系统的空间。 (3)按提示分阶段装入系统。 (4)配置系统。
注意：若要与Linux并存于同一硬盘上，则宜先安装Windows。按屏幕提示选择合适的文件系统时，建议选择NTFS。输入的管理员密码要记住。
2. 本地安装方法
（请蒋老师帮补充，有具体步骤）
在已经安装了windows xp系统的机器上再安装一个linux系统，采用光盘安装方法。Red Hat Linux 9的cd安装盘共有3张。关键安装步骤如下：
?在windows系统中清出一个空闲的分区（8～10G就够了，建议空出最后一个分区，并做好相关的文件备份工作）。在本例中，假定空闲分区为F分区。 补充知识：
①DOS分区可以分为有3种类型：主分区、扩展分区和逻辑分区。一块硬盘最多可以有4个主分区，或是3个主分区1个扩展分区，且一块硬盘只能有1个扩展分区，在这个扩展分区内可以划分多个逻辑分区。主分区与扩展分区是平级的，扩展分区本
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身无法用来存放数据，要使用它必须将其分成若干个逻辑分区。我们通常说的C分区是主分区，而D、E、F??等分区为逻辑分区。见下图：
②在UNIX/LINUX系统中，将所有的设备都当作一个文件，放在/dev目录下。用户用文件名(如/dev/hda)来访问设备，磁盘也是一样。磁盘的设备名称如下： a) 系统第１个IDE接口上的硬盘的名称为/dev/hda； b) 系统第２个IDE接口上的硬盘的名称为/dev/hdb； c) 系统第１个SCSI接口上的硬盘的名称为/dev/sda；
以此类推，在每块硬盘上的分区所使用的数字编号表示，如：
a) 系统第１个IDE接口上的硬盘的第1个分区名称为/dev/hda1；
b) 系统第１个IDE接口上的硬盘的第5个分区名为/dev/hda5(逻辑分区第1个编号)； c) 系统第２个SCSI接口上的硬盘的第1个分区名称为/dev/sdb1；
注意：编号1~4留给主分区或扩展分区使用，逻辑分区编号从5开始。如下图所示：
③所以，本例中的空闲DOS分区F分区，在linux系统中应该叫/dev/hda7。
?将linux第一张安装盘放入光驱，重启系统，修改BIOS设置，将第一启动设备设为光盘启动。首先看到如下安装提示选项。
按enter键进入图形界面安装方式
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