掌握linux操作系统的使用方法；
了解linux系统内核**结构；
掌握实例操作系统的实现方法；
本次课程设计采用的操作系统环境是windows10、ubuntu双系统，ubuntu系统版本号为16.04，内核版本号为linux 4.4.
4；前两个实验在当前ubuntu环境下完成，后两个实验在win10下虚拟机virtualbox的ubuntu 15.10（内核为linux4.2.
0-42） 中完成。
要求熟悉和理解linux下的编程环境。
1）编写一个c程序，用fread、fwrite等库函数实现文件拷贝功能。
2）编写一个c程序，使用基于文本的终端图形编程库(curses)或图形界面(qt/gtk），分窗口显示三个并发进程的运行(一个窗口实时显示当前时间，一个窗口实时监测cpu的利用率，一个窗口做1到100的累加求和，刷新周期分别为1秒，2秒和3秒)。
要求掌握添加系统调用的方法，采用编译内核方法，添加一个新的系统调用，实现文件拷贝的功能，另外编写一个应用程序，测试新增加的系统调用。
掌握增加设备驱动程序的方法。采用模块方法，添加一个新的字符设备驱动程序，实现打开/关闭，读/写等基本操作。另外编写一个应用程序，测试新添加的驱动程序。
要求理解和分析/proc文件。
1）了解/proc文件的特点和使用方法；
2）监控系统状态，显示系统部件的使用状态；
3）用图形界面实现系统监控状态，包括cpu和内存利用率、所有进程信息等（可自己补充、添加其他功能）；
要求理解和掌握文件系统的设计方法（选做）。
设计、实现一个模拟的文件系统。包括文件/目录创建/删除，目录显示等基本功能（可自行扩充文件读/写、用户登录、权限控制、读写保护等其他功能）。
要求熟悉和理解linux下的编程环境。
1）编写一个c程序，其内容为实现文件拷贝的功能。
这个实验的思路是声明两个文件指针*fp_read和*fp_write，前者用来打开要读的文件，后者打开要写的文件，再创建一个1000个字节大小的缓冲区buff，然后调用fread将内容从文件1读到buff里，再调用fwrite把内容从buff写到文件2中。这个实验重点要掌握fread和fwrite的使用方法，注意它们的参数和返回值。**见附件中源码。
实验结果如下图4.1：
图4.1 运行之前图。
运行。/lab1_1 后结果如下图4.2：
图4.2 运行之后图。
由上图可见成功拷贝至。
2）编写一个c程序，本次实验使用的是图形界面gtk，分窗口显示三个并发进程的运行(一个窗口实时显示当前时间，一个窗口实时监测cpu的利用率，一个窗口做1到100的累加求和，刷新周期分别为1秒，2秒和3秒)。
这个实验要用到gtk，首先要配置gtk，在终端中输入：
sudo apt-get install libgtk2.0-dev
涉及到3个进程的并发，所以要调用函数fork来创建3个进程。我的思路是在这3个进程中分别创建一个线程，去完成相应的功能：显示当前时间，监测cpu利用率，做累加求和。
分别通过函数void h**etime()、void cpu_usage()、void add()实现，在main函数里，初步画出3个进程相应的界面。具体的是调用gtk_window_new（）函数创建一个窗口、gtk_window_set_title（）设置窗口标题、gtk_window_set_position设置窗口在屏幕的位置、gtk_label_new（）创建一个标签用来显示文本、gtk_container_add（）把标签添加到窗口中、gtk_widget_show_all（）来展示需要展示的控件。例如创建第一个线程：
g_thread_create((gthreadfunc)h**etime, null, false, null);
通过**程h**etime（）中实时更新标签label的内容，然后在main（）中创建的窗口中展示来完成所要求的功能。进程2和3所要求的功能也是通过这种方法实现。注意用到gtk的编译命令与以往不同，为：
gcc -o lab1_2 lab1_ `pkg-config --cflags --libs gtk+-2.0`
**见附件中的源码，实验结果如下图4.3：
图4.3 运行结果图。
小插曲：在调用sprintf(s,"cpu利用率为%f%% usage)想把利用率的“%”拷进缓冲区s后打印出来时，一个百分号是不能够打印出来的，要写两个%，如想要打印两个%,则要写4个%，以此类推。
要求掌握添加系统调用的方法，采用编译内核方法，添加一个新的系统调用，实现文件拷贝的功能，另外编写一个应用程序，测试新增加的系统调用。
1） **一个内核。
**。在 /usr/src/ 目录下解压（用超级用户权限），2） 编写新的系统调用程序。
用户空间所使用的open、read、write、close函数此时对应内核函数为 sys_open、 sys_read、 sys_write、 sys_close。
首先通过sys_open()打开源文件和目标文件，分别返回文件描述符source和dest，然后把当前的用户地址范围保存在fs，再把当前内存访问地址范围设置为内核的内存地址访问范围，再通过sys_read()把源文件内容写到buf，再用sys_write()把buf内容写到dest，接着用sys_close()来关闭文件，最后再把内存访问地址范围设置为用户的。保存fs是避免使用的缓冲区超过了用户空间的地址范围而报错。
把自己写的这个系统调用程序添加至/usr/src/linux-4.4.4/kernel目录下的最后。
3） 添加系统调用号。
在 /usr/src/linux-4.4.4/arch/x86/entry/syscalls目录下修改 syscall_ 文件，添加一个自己的调用程序的系统调用号，我的之前用到了325好，所以添加326号，如下：
326 common mysyscall sys_mysyscall
4） 添加系统调用程序的声明。
在/usr/src/linux-4.4.4/include/linux 目录下的最后加上自己添加的系统调用程序的声明如下：
asmlinkage int sys_mysyscall(char* sourcefile,char* destfile);
5） 编译、安装内核。
在 /usr/src/linux-4.4.4 目录下对内核选项进行配置：
sudo make menuconfig
图4.4 内核配置图。
选择s**e后退出。
接下来就是漫长的编译内核了（4个线程跑会快一些）：
sudo make -j 4
大概1个小时左右编译完毕，再安装内核：
sudo make modules_install //安装内核模块。
sudo make install //安装内核。
安装完毕后重启，在ubuntu高级选项中进入新的内核。
6） 编写系统调用测试程序。
#include
#include <>
int main(){
syscall(326,""
return 0;
实验结果如下图4.5：
图4.5 运行之前的图。
/lab2 后如下图：
图4.6 运行之后的图。
可见系统调用成功。
掌握增加设备驱动程序的方法。采用模块方法，添加一个新的字符设备驱动程序，实现打开/关闭，读/写等基本操作。另外编写一个应用程序，测试新添加的驱动程序。
1）添加设备驱动原理：linux设备一般分为：字符设备、块设备和网络设备。
驱动程序运行在内核空间，应用程序通常通过文件系统接口函数访问/dev目录下的设备文件来访问驱动程序。编写设备驱动程序的主要工作就是编写file_operations子函数，这次实验主要完成的就是file-operations数据结构中的。open\.
release\.read\.write4个模块，file_operations结构的每个域都对应一个系统调用。
用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write等操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取该数据结构相应的函数指针，接着把控制权交给该函数。
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