操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程

前言

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基本的系統(tǒng)軟件，針對它所開設(shè)的“操作系統(tǒng)”課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。該課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)一直是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。要掌握操作系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法，除了聽課、看書、做習(xí)題外，更重要的是實(shí)驗(yàn)。本書提供了實(shí)驗(yàn)的編程實(shí)例，包括使用操作系統(tǒng)、閱讀和分析已有操作系統(tǒng)的源代碼、自己設(shè)計(jì)小型系統(tǒng)／模塊或模擬算法等，以此加深對操作系統(tǒng)工作原理的領(lǐng)會(huì)和對操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的理解，并且在程序設(shè)計(jì)能力方面得到訓(xùn)練和提高。本教程安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按深度分為三個(gè)層次：（1）觀察性實(shí)驗(yàn)或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)部分，目的是盡快熟悉Linux的基本操作，為后面的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)做好鋪墊。（2）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。這是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分，用以鍛煉和培養(yǎng)設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)踐能力。（3）綜合性實(shí)驗(yàn)。本部分注重綜合設(shè)計(jì)和實(shí)踐，不僅能驗(yàn)證掌握知識(shí)的程度，而且能培養(yǎng)和鍛煉自學(xué)及創(chuàng)新能力。本教程共有15章，分為三大部分。第1部分包括4章，介紹了Linux的基本原理、安裝及使用方法。第2部分包括9章，是Linux基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，涉及了Shell編程、處理機(jī)調(diào)度、進(jìn)程的控制與通信、文件管理、設(shè)備管理等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，部分章節(jié)還設(shè)計(jì)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)，可根據(jù)情況選做。第3部分包括2章，是基于L,inux的綜合實(shí)驗(yàn)，用以提高綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。本教程作為“操作系統(tǒng)”課程的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材，是編者在長期的操作系統(tǒng)教學(xué)與實(shí)踐中逐漸積累而成的。本教程十分注重理論和實(shí)踐的結(jié)合，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的分析和設(shè)計(jì)能力，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都給出了具體的實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并附實(shí)驗(yàn)參考源代碼。教師在使用時(shí)，可對本教程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展或改進(jìn)，以便更好地開展實(shí)驗(yàn)。本教程可以指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成基于Linux操作系統(tǒng)下的實(shí)驗(yàn)，有助于對操作系統(tǒng)原理的理解和掌握，既可作為“操作系統(tǒng)”課程的實(shí)驗(yàn)教材，又可自成體系，獨(dú)立作為Linux實(shí)驗(yàn)課的指導(dǎo)教材。本教程的第1～4章由劉杰編寫，第5～15章由潘景昌編寫，全書由潘景昌主編和統(tǒng)稿。同時(shí)感謝李曉龍、汪惺惺及杜鵬在代碼編寫與程序的調(diào)試、資料搜集與整理等方面所作的貢獻(xiàn)。本教程可作為大專院校、計(jì)算機(jī)職業(yè)?？茖W(xué)校電子類各專業(yè)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)教材，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。鑒于編者水平有限，不妥之處懇請讀者批評指正并提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

本書共有15章，分為三大部分。第1部分介紹了Linux的基本原理、安裝及使用方法。第2部分是Linux基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，涉及了Shell編程、處理機(jī)調(diào)度、進(jìn)程的控制與通信、文件管理、設(shè)備管理等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，部分章節(jié)還設(shè)計(jì)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)，可根據(jù)實(shí)際情況選做。第3部分是基于Linux的綜合實(shí)驗(yàn)，用以提高綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?   編者根據(jù)多年的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了本書的一整套實(shí)驗(yàn)，涵蓋了操作系統(tǒng)所有重要的原理和機(jī)制。本書的內(nèi)容具有自含性，通過自學(xué)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)便可掌握操作系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都給出了具體的實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并附實(shí)驗(yàn)參考源代碼。    本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)“操作系統(tǒng)”課程的實(shí)驗(yàn)教材，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1部分  Linux基礎(chǔ)及使用　第1章  Linux概述　  1.1  Linux的誕生和發(fā)展　  1.2  Linux的內(nèi)核及版本　    1.2.1  常用Linux發(fā)行版本　    1.2.2  內(nèi)核版本的選擇　  1.3  Linux的系統(tǒng)架構(gòu)　    1.3.1  進(jìn)程調(diào)度SCHED　    1.3.2  內(nèi)存管理MMU　    1.3.3  虛擬文件系統(tǒng)VFS　    1.3.4  網(wǎng)絡(luò)接口　    1.3.5  進(jìn)程間通信　第2章  Red Hat Ljnux　  2.1  Red Hat Linux概述　  2.2  Red Hat Linux安裝　  2.3  Red Hat Linux基本操作　    2.3.1  登錄和注銷　    2.3.2  術(shù)語介紹　    2.3.3  Linux的文件結(jié)構(gòu)　第3章  Linux編程基礎(chǔ)　  3.1  Linux常用命令　    3.1.1  文件管理　    3.1.2  磁盤管理　    3.1.3  文檔編輯　    3.1.4  文件傳輸　    3.1.5  磁盤維護(hù)　    3.1.6  網(wǎng)絡(luò)通信　    3.1.7  系統(tǒng)管理　    3.1.8  系統(tǒng)設(shè)置　    3.1.9  備份壓縮　  3.2  vi編輯器　    3.2.1  vi簡介　    3.2.2  vi使用方法　  3.3  gedit編輯器　  3.4  gcc編譯器　    3.4.1  gcc基本規(guī)則　    3.4.2  執(zhí)行過程　    3.4.3  基本用法　  3.5  Shell編程基礎(chǔ)　    3.5.1  Shell程序編寫與執(zhí)行　    3.5.2  Shell基本操作　    3.5.3  Shell程序　    3.5.4  Shell程序調(diào)試　第4章  基于Linux的實(shí)驗(yàn)體系　  4.1  操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析　  4.2  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想　  4.3  實(shí)驗(yàn)體系的構(gòu)成　  4.4  實(shí)驗(yàn)要求　  4.5  本教程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇　  4.6  實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇與構(gòu)建第2部分  基于Linux的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)　第5章  Linux基本操作實(shí)驗(yàn)　  5.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 5.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  5.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  5.4  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　第6章  Shell編程實(shí)驗(yàn)　  6.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 6.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  6.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  6.4  實(shí)驗(yàn)原理　  6.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　  6.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第7章  進(jìn)程控制實(shí)驗(yàn)　  7.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 7.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  7.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  7.4  實(shí)驗(yàn)原理　  7.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　  7.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第8章  處理機(jī)調(diào)度實(shí)驗(yàn)　  8.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 8.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  8.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  8.4  實(shí)驗(yàn)原理　  8.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　  8.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第9章  進(jìn)程同步與死鎖實(shí)驗(yàn)　  9.1  讀者一寫者問題　    9.1.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?   9.1.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　    9.1.3  準(zhǔn)備知識(shí)　    9.1.4  實(shí)驗(yàn)原理　    9.1.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　    9.1.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　  9.2  車輛行駛死鎖問題　    9.2.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?   9.2.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　    9.2.3  準(zhǔn)備知識(shí)　    9.2.4  實(shí)驗(yàn)原理　    9.2.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　    9.2.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第10章  進(jìn)程通信實(shí)驗(yàn)　  10.1  管道通信實(shí)驗(yàn)　    10.1.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?   10.1.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　    10.1.3  準(zhǔn)備知識(shí)　    10.1.4  實(shí)驗(yàn)原理　    10.1.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　    10.1.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　  10.2  Socket通信實(shí)驗(yàn)　    10.2.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?   10.2.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　    10.2.3  準(zhǔn)備知識(shí)　    10.2.4  實(shí)驗(yàn)原理　    10.2.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　    10.2.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第11章  存儲(chǔ)管理實(shí)驗(yàn)　  11.1  Buddy heap算法模擬實(shí)驗(yàn)　    11.1.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?   11.1.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　    11.1.3  準(zhǔn)備知識(shí)　    11.1.4  實(shí)驗(yàn)原理　    11.1.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　    11.1.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　  11.2  頁故障率反饋模型實(shí)驗(yàn)　    11.2.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?   11.2.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　    11.2.3  準(zhǔn)備知識(shí)　    11.2.4  實(shí)驗(yàn)原理　    11.2.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　    11.2.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第12章  文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)　  12.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 12.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  12.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  12.4  實(shí)驗(yàn)原理　  12.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　  12.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第13章  設(shè)備管理實(shí)驗(yàn)　  13.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 13.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  13.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  13.4  實(shí)驗(yàn)原理　  13.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　  13.6  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果第3部分  基于LinUX的綜合實(shí)驗(yàn)　第14章  模塊編程實(shí)驗(yàn)　  14.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 14.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  14.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  14.4  實(shí)驗(yàn)原理　  14.5  參考代碼及運(yùn)行結(jié)果　第15章  建立遠(yuǎn)程FTP服務(wù)實(shí)驗(yàn)　  15.1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 15.2  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　  15.3  準(zhǔn)備知識(shí)　  15.4  實(shí)驗(yàn)原理　  15.5  實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　附錄  實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考格式參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：Linux操作系統(tǒng)誕生于1991年10月5日（這是第一次正式對外公布的時(shí)間）。其版本從開始的0.0l版本到目前的2.6.2 8.4 版本經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展，從最初的蹣跚學(xué)步的“嬰兒”成長為目前在服務(wù)器、嵌入式系統(tǒng)和個(gè)人計(jì)算機(jī)等多個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)。Linux的誕生和發(fā)展與個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程是緊密相關(guān)的，特別是隨著Intel的。i386個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展而逐步成熟。在1981年之前沒有個(gè)人計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)是大型企業(yè)和政府部門才能使用的昂貴設(shè)備。IBM公司在1981年推出了個(gè)人計(jì)算機(jī)IBMPC，從而造成個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及。剛開始的時(shí)候，微軟幫助IBM公司開發(fā)的MS-DOS操作系統(tǒng)在個(gè)人計(jì)算機(jī)中占有統(tǒng)治地位。隨著IT行業(yè)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)的硬件價(jià)格雖然逐年在下降，但是軟件特別是操作系統(tǒng)的價(jià)格一直居高不下。在操作系統(tǒng)的發(fā)展受到版權(quán)限制的時(shí)候，出現(xiàn)了Minix操作系統(tǒng)。1991年4月，芬蘭赫爾辛基大學(xué)學(xué)生Linus Benedict Torvalds不滿意Minix這個(gè)教學(xué)用的操作系統(tǒng)。出于愛好，他根據(jù)可在低檔機(jī)上使用的Minix設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)核心Linux0.01，并于1991年年底首次公眾于世。Linux因其創(chuàng)始人Linus Benedict Tor-valds而得名。Linux操作系統(tǒng)是UNIX的一種典型的克隆系統(tǒng)，但嚴(yán)格說來，Linux是有別于UNIx的另一種操作系統(tǒng)。Linux誕生之后，在Linus的帶領(lǐng)下，Linux通過Intemet廣泛傳播，在全世界計(jì)算機(jī)愛好者的共同努力下，成為目前世界上使用者最多的一種UNIx類操作系統(tǒng)，并且使用人數(shù)還在迅猛增長。由于許多專業(yè)用戶（主要是程序員）自愿地開發(fā)它的應(yīng)用程序，并借助Intenert拿出來讓大家一起修改，所以其周邊的程序越來越多，Linux本身也逐漸發(fā)展壯大起來。目前Linux已經(jīng)成為主流的操作系統(tǒng)之一。Linux逐步發(fā)展和完善，可以支持多用戶、多任務(wù)環(huán)境，具有較好的實(shí)時(shí)性和廣泛的協(xié)議支持。同時(shí)，Linux操作系統(tǒng)在服務(wù)器、嵌入式等方面獲得了長足的發(fā)展，在系統(tǒng)兼容性和可移植性方面也有上佳的表現(xiàn)，并在個(gè)人操作系統(tǒng)方面有著大范圍的應(yīng)用，這主要得益于其開放性。Linux可以廣泛應(yīng)用到x86、Sun Sparc、Digital、Alpha、MIPS、PowerPC等平臺(tái)。

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《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程(Linux版)》：教學(xué)目標(biāo)明確，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合教學(xué)方法靈活，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)，反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科的最新發(fā)展教學(xué)模式完善，提供配套的教學(xué)資源解決方案

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