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重庆大学计算机学院linux实验报告1.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.79M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    《linux 操作系统》实验报告 年级、专业、班级 姓名 实验题目 Linux 内核编译与系统调用 实验时间 2014/4/16 实验地点 A 区主教学楼 0414 实验成绩 教师评价： 实验性质 □验证性 □设计性 □综合性 □算法/实验过程正确； □源程序/实验内容提交 □程序结构/实验步骤合理； □实验结果正确； □语法、语义正确； □报告规范； 其他： 评价教师签名： 一、实验目的 （1）掌握 linux 内核编译过程 （2）掌握 fork（）和 clone（）创建进程 二、实验项目内容 1）Linux 内核编译； 2） 分别用 fork（）和 clone（）创建进程：列出子进程和父进程的进程号、进 程名和进程状态等信息； 三、实验过程或算法（源程序） 编译内核： 为何要重新编译内核？ Linux 作为一个自由软件，在广大爱好者的支持下，内核版本不断更新。新的内 核修订了旧内核的 bug，并增加了许多新的特性。如果用户想要使用这些新特性，或 想根据自己的系统度身定制一个更高效，更稳定的内核，就需要重新编译 Linux 内核。 通常，更新的内核会支持更多的硬件，具备更好的进程管理能力，运行速度更快、 更稳定，并且一般会修复老版本中发现的许多漏洞等，经常性地选择升级更新的系统 内核是 Linux 使用者的必要操作内容。 一、打开虚拟机， power on Ubuntu。 二、在登陆界面输入密码：123456 三、将 linux-3.4.38.tar.xz 包移动到“主文件夹”目录下 报告创建时间：
    四、打开命令终端：ctrl+alt+t； 查看当前内核版本号：$ uname -a 获取 root 权限： $ sudo su 提示输入密码：123456 五、解压源代码包： # xz –d linux-3.4.38.tar.xz # tar xvf linux-3.4.38.tar /usr/src/linux-3.4.38 六、编译内核喽 （一）清除当前目录下残留的.config 和.o 文件 在终端中进入刚刚的这个/usr/src/linux-3.4.38 文件夹，输入命令： $ make mrproper 当然我们这里是第一次编译这个内核，所以不存在清理不清理，如果以后需要对这个 内核重新编译，这一步骤当然是十分必要的啦。 （二）安装 ncurses 作为操作系统的内核，其内容和功能必然非常繁杂，包括处理器调度，内存管理， 文件系统管理，进程通讯以及设备管理等等，而对于不同的硬件，其配置选项也不相 同，所以在编译源代码之前必须设置编译选项。其实我觉得这一步是升级内核整个过 程中最有技术含量的，因为要根据自己的需要正确选择 yes or no 需要对计算机方方 面面的知识都有所了解。但是这里的选项实在是太多了，大概有几百项之多，我以前 曾尝试着一项一项的选，但是最后还是放弃了，因为有很多选项不是很明白。 既然这样，难道没有什么简便的方法么？当然有！那就是 make menuconfig 或者 make xconfig。我使用的是 make menuconfig，但是前提条件是要装 ncurses。 对于下载好的这个 ncurses 包，我们把它放到/usr/local 下面；接着终端进入这个文件 夹：$ cd /usr/local。 解压缩并且释放文件包：$ tar zxvfncurses.tar.gz 按照你的系统环境制作安装配置文件：$ ./configure 编译源代码并且编译 NCURSES 库：$ make 切换到 root 用户环境: $ make install 这样我们的 ncurses 库就已经编译完成了。 （三）配置内核编译选项 在 make menuconfig 过程中也会有一些选项需要你来设置*, y, n 或者 m，选择* 表示选项中的内容被直接编入内核中，选择 m 表示选项中的内容编入内核，而只是 编成独立的 module，用到时才调用。 在当前文件路径下，输入命令： makemenuconfig 这里就出现了一个配置选项的图形化界面，因为我们是用的虚拟机，所以一定要 选择把 SCSI 设备编译进去。最后保存为.config 文件并退出。 （四）编译内核 这步是时间最长的一个步骤，一般在 3 个小时左右。 编译内核只需在终端输入 make，然后等待编译的完成。 （五）编译和安装内核模块 输入 make modules_install，这步很快能完成。 （六）安装内核 输入 make install
    （七）生成启动 依次输入： sudomkinitramfs -o /boot/initrd.img-2.6.36 sudo update-initramfs -c -k 2.6.36 sudo update-grub2 //自动修改系统引导配置，产生 grub.cfg 启动文件。 用 fork() 和 clone()分别创建进程，并列出子进程和父进程的进程号、进程名和进程 状态。 Fork(): 一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创 建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如 果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。 fork()创建一个子进程，即 intpid = fork(), fork()进入内核，调用一次返回两次， 如果返回的 pid == 0 子进程先返回，如果 pid> 0（此时返回的是子进程的 pid）,父进 程先返回。至于子进程和父进程哪个先返回，要看内核的调度算法。输出次序乱序， 都有可能。父进程和子进程是并发执行的。返回指的是这个函数 return pid;这个语句 被执行了两次。 因为创建了一个子进程后，那么子进程中的 fork 也要返回一次。 在 Linux 下如果内存没有被写的话，那么父子进程是共用内存空间的，所以内存 中的同一个 fork 函数会在两个进程中调用到。在父进程中返回的就是子进程 id，子 进程中返回的是 0． Clone()： 我们这里主要用带参数的 clone()函数来创建“轻量级的进程”—线程。线程的创 建和普通进程的创建类似，只不过在调用 clone()的时候需要传递一些参数标志来指 明需要共享的资源： int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg); 这里 fn 是函数指针，我们知道进程的 4 要素，这个就是指向程序的指针，就是 所谓的“剧本", child_stack 明显是为子进程分配系统堆栈空间（在 linux 下系统堆栈空 间是 2 页面，就是 8K 的内存，其中在这块内存中，低地址上放入了值，这个值就是 进程控制块 task_struct 的值）,flags 就是标志用来描述你需要从父进程继承那些资源， arg 就是传给子进程的参数）。下面是 flags 可以取的值 CLONE_PARENT 创建的子进程的父进程是调用者的父进程，新进程与创建 它的进程成了“兄弟”而不是“父子” CLONE_FS 目录、umask 子进程与父进程共享相同的文件系统，包括 root、当前 CLONE_FILES 子进程与父进程共享相同的文件描述符（file descriptor） CLONE_NEWNS 在新的 namespace 启动子进程，namespace 描述了进程的文 表 件 hierarchy CLONE_SIGHAND 子进程与父进程共享相同的信号处理（signal handler）表 CLONE_PTRACE 若父进程被 trace，子进程也被 trace CLONE_VFORK CLONE_VM CLONE_PID 子进程与父进程运行于相同的内存空间 子进程在创建时 PID 与父进程一致 父进程被挂起，直至子进程释放虚拟内存资源
    CLONE_THREAD Linux 2.4 中增加以支持 POSIX 线程标准，子进程与父进 程共享相同的线程群 fork.c #include #include void main() { intpid; pid = fork(); if(pid == -1) printf(“Erro!\n”); else if(pid == 0) printf(“childprocess is running, parentpid is %d, childpid is %d.\n ”, getpid(), pid); else printf(“parentprocess is running, parentpid is %d, childpid is %d.\n ”, getpid(), pid”); } clone.c #include #include #include #include #define FIBER_STACK 7900 void *stack; int do_something() { printf("childthread is running, the pid is: %d\n", getpid()); free(stack); sleep(5); printf("childthread exits!!!\n"); exit(0); } int main() { stack = malloc(FIBER_STACK); if(!stack) printf("failed in creating thread!!!\n"); exit(0); { } printf("creating childthread!!!\n"); clone(&do_something, (char *)stack+FIBER_STACK, CLONE_VM|CLONE_VFORK, 0); printf("parentthread is running, the pid is: %d\n", getpid()); exit(1); } (注意：在编译时要用到 gcc 的-D_GNU_SOURCE 选项)
    四、实验结果及分析和（或）源程序调试过程 （一）内核编译 1 查询原 linux 内核版本
    2 解压源代码包
    3 清除当前目录下残留的.config 和.o 文件
    4 安装 ncurses 4.1 解压 ncurses
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