安工大Linux實驗指導書

1、安工大Linux程序設計實驗指導書 部分實驗完成不全請同學們自行補充 姓名：* 學號：* 班級：* 指導老師：阮越 時間：2013年5月31號 實驗一 Linux基本命令的使用1、實驗目的學習和掌握Linux的基本命令。2、實驗內(nèi)容和步驟步驟1：以user_login用戶身份并使用telnet登錄Linux服務器，按照提示創(chuàng)建自己的賬戶和口令。步驟 2：使用新創(chuàng)建的用戶賬戶和口令登錄Linux系統(tǒng)，察看登錄后的界面。步驟3：使用pwd命令察看當前的工作目錄，然后用ls命令查看當前目錄下的內(nèi)容，嘗試使用-a,-l,-F,-A,-lF等不同選項并比較不同之處。-a, -all:不隱藏任何以“.”

2、字符開始的項目。-A, -almost-all:列出除了“ . ”及 “. ”以外的任何項目。-F, -classify:加上文件類型的指示符號 (*/=| 其中一個)。-l:使用較長格式列出信息。-lF ：即使用長格式又加上類型的指示符號。步驟4：在當前目錄下建立一個名為test的新目錄，然后將工作目錄切換到test下，嘗試將/etc目錄下的文件passwd拷貝到該目錄下（cp 源文件 目的目錄）。察看當前目錄下的passwd文件的屬主和文件權限。步驟5：嘗試向當前目錄下的passwd文件和/etc/passwd文件分別寫入一些新內(nèi)容（可使用echo “字符串” 文件的命令），看看操作能否成

3、功，如果不能成功，請說明原因。用cat命令瀏覽文件password的內(nèi)容，用more命令進行瀏覽翻頁操作,再用less命令瀏覽文件的內(nèi)容。比較這幾個命令的不同之處.對當前目錄中成功，因為該目錄下的passwd文件對當前用戶具有寫的權限。對/etc/passwd文件的操作被拒絕因為對當前用戶不具有寫的權限cat命令將文件的內(nèi)容全部顯示，more命令將文件內(nèi)容分屏顯示，less命令進行刷新的全部顯示步驟6：用ls命令查看test下文件的權限，用mv命令更改文件password的文件名為test.txt,嘗試用chown和chgrp更改文件的屬主為root、組為root，看看能否成功，不成功，請說明

4、原因。嘗試用chomd將文件權限為“-rw-”?？纯茨芊癯晒?，不成功，請說明原因。用chown和chgrp更改文件的屬主為root、組為root，不成功。因為chown和chgrp一般是root的權限步驟7：用rm命令刪除test目錄下的所有文件，再用rmdir命令刪除test目錄。（想一想有沒有一條命令將目錄及目錄下的所有文件刪除，寫出這條命令）rm -rf test步驟8：使用ps命令查看當前系統(tǒng)內(nèi)的進程，并利用man命令獲取ps命令的參數(shù)，寫出獲取當前終端進程執(zhí)行情況的ps命令。步驟9：使用df命令查看當前系統(tǒng)已安裝的文件系統(tǒng)的空間使用情況，記錄結(jié)果。步驟10：使用du命令查看用戶的工作

5、目錄占用了多少空間，記錄結(jié)果。步驟11：使用free命令查看內(nèi)存資源的使用情況，記錄結(jié)果。步驟12：使用man獲取tar和gzip的幫助信息，嘗試將test目錄下的文件打包并壓縮，然后到另外一目錄tmp下解包，寫出這幾條命令。tar zcvf /tmp/test.tar.gz /home/seasker/test步驟13：嘗試執(zhí)行“l(fā)s l tmp”，看看這條命令的執(zhí)行會出現(xiàn)什么結(jié)果，解釋一下這條命令。將ls l輸出的結(jié)果輸出重定向到tmp文件中步驟14：嘗試執(zhí)行find /usr/src -name *.c -print | xargs grep “#include”，看看這條命令的執(zhí)行會出

6、現(xiàn)什么結(jié)果，解釋一下這條命令。解釋：匹配查找列表輸出/usr/src下以.c結(jié)尾的文件中含有“#include”的內(nèi)容。步驟15：執(zhí)行cal和date命令，說說這兩條指令的用途。cal:輸出當月的日歷，date:輸出當前的時間。步驟16：執(zhí)行命令clear和logout，退出系統(tǒng)。（想一想有沒有其他的方法，寫出這種方法）exit步驟17：執(zhí)行命令shutdown，關閉系統(tǒng)。（想一想有沒有更簡單的命令，寫出這條命令）init 0；3、實驗結(jié)論通過對linux 的常用命令的學習，讓我對linux的系統(tǒng)有了初步的認識-這是一個完全基于命令操作的操作系統(tǒng)，這些命令組成了強大的命令系統(tǒng)，提供了完善的功能

7、。這些命令操作將為我以后的linux學習打下良好的基礎。實驗二 簡單Shell程序設計1、實驗目的（1） 學習和掌握vi編輯器的基本使用方法。（2） 學習和掌握編寫簡單的shell程序。2、實驗內(nèi)容和步驟2.1 vi的使用步驟1：以root用戶身份登錄進入Linux系統(tǒng)。步驟 2：啟動Vi，切換到輸入模式，輸入一段英文：Thisisanexercise!WeuseVitoeditit.Left,down,up,right步驟3：嘗試匹配其中的一串字符，寫出這命令及執(zhí)行結(jié)果。 在命令狀態(tài)下輸入 /Left 即匹配Left這個字符步驟4：嘗試替換其中的一串字符，寫出這命令及執(zhí)行結(jié)果。 在命令狀態(tài)下

8、輸入 1.$/use/123 即把use字符替換為123步驟5：嘗試復制/刪除其中的一行或幾行文本，寫出命令及執(zhí)行結(jié)果。在命令狀態(tài)下輸入nyy（n為復制的行數(shù)）然后把光標移動到要復制的地方輸入p可以粘貼 同樣輸入ndd即為刪除步驟6：嘗試復制/刪除其中的一個單詞或幾個字符，寫出命令及執(zhí)行結(jié)果。不斷的退格即可步驟7：嘗試使用鼠標復制文本，寫出命令及執(zhí)行結(jié)果。步驟8：嘗試存盤退出操作，寫出命令?？梢杂玫拿?：wq 或：x2.2 簡單的shell程序步驟1：使用Vi將程序清單2-1的程序輸入。步驟 2：嘗試運行該程序，如果不能運行，原因是什么，怎樣修改。步驟3：執(zhí)行程序，寫出程序的執(zhí)行結(jié)果。步驟4

9、：閱讀程序，掌握shell函數(shù)的編寫方法，補全函數(shù)file_run。for i in ls do if test -x $i;then echo $i fi Done步驟5：修改程序中的函數(shù)uers()，使得顯示在線用戶時不分行。（提示：可以使用循環(huán)，對每個在線用戶分別處理。）echo there are who|wc -l users onlinefor i in who are who|awk print $1do echo -n $i echo -n done3、實驗結(jié)論通過對shell程序的設計，讓我對shell的語法，結(jié)構(gòu)和命令有了進一步的認識，同時認識到shell程序的強大，我可以

10、比較方便的編寫一些基礎的腳本程序。清單2-1 menuMYDATE=date +%d/%m/%yTHIS_HOST=hostname -sUSER=whoamifile_run()echo you must complete ituers()echo there are who|wc -l users onlineecho -e who arenwho|awk print $1 while :dotput clearcat read CHOICEcase $CHOICE in1) ls -l|awk /d/ print $8 ;2) file_run ;3) uers;H|h)cat aaaT

11、his is the help screen,nothing here yet to help you!aaa;Q|q) exit 0;*) echo -e t007 unkown user response;esacecho -e -n nntHit the return key to continueread DUMMYDone實驗三 Linux下簡單C程序設計與文件操作1、實驗目的（1） 學習和掌握gcc等Linux的開發(fā)調(diào)試環(huán)境。（2） 學習并掌握Linux的文件操作。（3） 編寫并實現(xiàn)實驗步驟6要求的程序。2、實驗內(nèi)容和步驟步驟1：使用Vi將程序清單3-1和3-2的程序輸入，并在當前

12、目錄下創(chuàng)建文件“file.in”和文件“file.out”，盡可能的使文件“file.in”大一些。步驟 2：利用gcc分別編譯這兩個程序，寫出編譯命令和執(zhí)行結(jié)果，如果不成功，嘗試利用gdb調(diào)試。gcc o list3_1 list3_1.cgcc o list3_2 list3_2.c步驟3：仔細觀察這兩個程序，比較標準C的文件操作和Linux的系統(tǒng)調(diào)用open、read、write等的使用區(qū)別。答：標準c的文件操作一個是庫函數(shù)的調(diào)用，linux中系統(tǒng)調(diào)用文件操是底層的文件調(diào)用，其運行效率略有差距，同時參數(shù)也不同,返回的數(shù)據(jù)類型也不同。步驟4：按照說明重新修改程序3-2，并使用time命令察

13、看程序執(zhí)行的時間效率上有何區(qū)別。 修改前：修改后：步驟5：輸入、編譯并運行程序3-3和3-4，寫出執(zhí)行結(jié)果，并比較他們fseek和lseek在使用方法上的異同兩者都是對文件的讀寫指針進行設置但兩者的返回類型不同，fseek返回的是int型lseek返回的是off_t型步驟6：學習并分別使用標準C的文件操作函數(shù)和Linux的系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個對學生基本信息進行操作（插入、修改和刪除）的C程序，學生基本信息以結(jié)構(gòu)體的形式存儲在文件中，struct stu_info的定義如下：struct stu_info char stu_num12;char name10;short int se

14、x;/*0為女生，1為男生*/char mobile_phone12;3、 實驗結(jié)論通過對文件操作的編程，讓我掌握了文件的創(chuàng)建，打開，讀寫，以及特定位置的讀寫關閉等操作。并且從系統(tǒng)底層調(diào)用和標準c函數(shù)庫兩個角度對文件的操作比較中，認識到兩者的異同。4、程序清單/程序清單 3-1#include #include int main(void)char c;FILE *in,*out;if(in = fopen(file.in,r)=NULL)perror(file open error!);exit(0);out = fopen(file.out,w);while(c = fgetc(in)!=

15、EOF)fputc(c,out);/程序清單 3-2#include #include #include int main()/ char block1024; char c; int in, out; int nread; in = open(file.in, O_RDONLY); out = open(file.out, O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);/將注釋打開，并將兩條語句的后一句注釋掉，重新編譯執(zhí)行。/ while(nread = read(in,block,sizeof(block) 0) while(nread = read(in,&c,s

16、izeof(c) 0)/ write(out,block,nread); write(out,&c,nread);/程序清單 3-3#include #include #include #include #include char buf1 = abcdefghij;char buf2 = ABCDEFGHIJ;void err_exit(char *err_s)perror(err_s);exit(1);int main(void)FILE *fp;if(fp = fopen(hole.file,w) = NULL)err_exit(file open fail!);if(fwrite(bu

17、f1,sizeof(buf1),1,fp)!=1)err_exit(file write buf1 error!);if(fseek(fp,40,SEEK_SET)=-1)err_exit(fseek error!);if(fwrite(buf2,strlen(buf2),1,fp)!=1)err_exit(file write buf2 error!);fclose(fp);/程序清單 3-4#include #include #include #include #include char buf1 = abcdefghij;char buf2 = ABCDEFGHIJ;void err_e

18、xit(char *err_s)perror(err_s);exit(1);int main(void)int fd;if(fd = open(hole.file,O_WRONLY|O_CREAT/*|O_APPEND,0644*/) = -1)err_exit(file open fail!);if(write(fd,buf1,10)!=10)err_exit(file write buf1 error!);if(lseek(fd,40,SEEK_SET)=-1)err_exit(lseek error!);if(write(fd,buf2,10)!=10)err_exit(file wri

19、te buf2 error!);實驗四 Linux下進程操作與進程間通信1、實驗目的（1） 學習和掌握fork等系統(tǒng)調(diào)用的基本使用方法。（2） 利用Linux中的管道實現(xiàn)父子進程間的同步。2、實驗內(nèi)容與步驟步驟1：使用Vi將程序清單4-1的程序輸入、編譯并運行，學習和掌握fork的基本調(diào)用方法。步驟 2：使用Vi將程序清單4-2、4-3和4-4的程序輸入、利用gcc分別編譯這三個程序，寫出編譯命令和編譯結(jié)果，如果不成功，嘗試利用gdb調(diào)試。gcc -o list4_2 list4_2.cgcc -o father father.cgcc -o child child.c步驟3：寫出編譯這三個程

20、序的makefile,然后利用make進行編譯，談談這么做的好處?？梢怨?jié)省勞動時間，讓三個程序同時編譯，簡化了操作。步驟4：運行這三個程序，寫出運行結(jié)果。 步驟5：屏幕上顯示出的執(zhí)行結(jié)果是哪一個進程執(zhí)行的結(jié)果？father和child步驟6：父進程中的printf有向屏幕輸出嗎？為什么？沒有，因為父進程的標準輸出已經(jīng)被重定向。步驟7：利用父子進程間的管道通信方式，改寫實驗3步驟6要求的程序。要求啟用兩個進程，其中父進程接受用戶對文件的操作命令然后通過管道發(fā)給子進程，子進程完成對文件的實際操作。3、 實驗結(jié)論 通過該節(jié)實驗，我更進一步理解了fock函數(shù)dup函數(shù)exercl函數(shù)的

21、工作原理，讓我了解到了進程并發(fā)的概念。4、程序清單/程序清單 4-1#include #include #include err_exit.hint global = 5;int main(void)pid_t pid;char *string = these are values before fork:;int local = 10;printf(before fork * * *nn);if(pid = fork()0)err_exit(fork error);if(pid = 0)string = I am child.;printf(nMy pid is %d,%snpid = %d

22、n global = %dn local = %dn,getpid(),string,pid,global,local);global+;elsestring = I am parent.;printf(nMy pid is %d,%snpid = %dn global = %dn local = %dn,getpid(),string,pid,global,local);local+;printf(%sn Now,global = %d,local = %dn,string,global,local);exit(EXIT_SUCCESS);/清單4-2 管道程序#include #inclu

23、de#include #define STD_INPUT 0/ 定義標準輸入設備描述符# define STD_OUTPUT 1/ 定義標準輸出設備描述符int fd2;void main()static char process1=father,process2=child; pipe(fd);/ 定義管道 pipeline(process1,process2);/ 調(diào)用自定義函數(shù)pipeline() exit(1);/ 程序結(jié)束pipeline(char* process1,char* process2)int i;if (i=fork()=-1) / 創(chuàng)建進程，失敗退出 perror(p

24、rocess fork error!);exit(1);if (i) close(fd0);/ 關閉管道輸入描述符 close(STD_OUTPUT);/ 關閉標準輸出描述符1 dup(fd1);/ 指定標準輸出描述符1為管道寫指針 close(fd1);/ 關閉原始管道寫指針 execl(process1, process1, 0);/ 用程序father覆蓋當前程序 printf(father failed.n);/ execl()執(zhí)行失敗 else close(fd1);/ 關閉管道輸出描述符 close(STD_INPUT);/ 關閉標準輸入描述符0 dup(fd0);/ 指定標準輸入

25、描述符0為管道讀指針 close(fd0);/ 關閉原始管道讀指針 execl(process2,process2,0);/ 用程序child覆蓋當前程序 printf(child failed.n);/ execl()執(zhí)行失敗 exit(2);/ 程序結(jié)束清單 4-3 father.c#include #include #include int main()static char string = Parent is using pipe write.;int len;len = sizeof(string); write(1, string, len);/* 將string中的內(nèi)容寫入管道

26、中 */ printf(parent, parent, parent n n n); exit(0);清單4-4 child.c#include #include int main() char output30 ; read (0, output, 30) ;/* 從管道中讀數(shù)據(jù)并存入output中 */ printf(%s n child, child. n, output) ; return(0) ;實驗五 Linux線程的使用1、實驗目的學習和掌握Linux線程的創(chuàng)建以及同步方法。2、實驗內(nèi)容和步驟步驟1：輸入程序5-1，編譯并運行寫出執(zhí)行結(jié)果。步驟 2：仔細研讀代碼，描述pthrea

27、d_create函數(shù)中各個參數(shù)的意義，并給出線程的入口函數(shù)的調(diào)用方法，描述兩線程間參數(shù)傳遞的方式。int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *),void *arg);第一個參數(shù)為指向線程標識符的指針。第二個參數(shù)用來設置線程屬性。第三個參數(shù)是線程運行函數(shù)的起始地址。最后一個參數(shù)是運行函數(shù)的參數(shù)。主線程通過pthread_create函數(shù)向從線程a_thread傳遞share_int 而從線程a_thread通過pthread_join向主線程傳遞th

28、read_result步驟3：打開注釋掉的全局變量aa及操作aa的相關代碼，回答這跟進程有什么不同。線程共用相同的數(shù)據(jù)區(qū)而各個進程有著自己獨立的數(shù)據(jù)區(qū)。步驟4：輸入程序5-2，編譯并運行，寫出運行結(jié)果。步驟5：仔細研讀代碼，描述利用信號量實現(xiàn)線程間同步調(diào)用方法。sem_post 以原子操作的方式將信號量加1從而喚醒線程。sem_wait以原子操作將信號量減1當信號量小于0時就會對進程進行等待，從而實現(xiàn)同步調(diào)用。步驟6：學習并使用線程間的同步方法，重新改寫實驗3步驟6要求的程序。要求啟用兩個線程，其中主線程接受用戶對文件的操作命令然后發(fā)給子線程，子線程完成對文件的實際操作（注意線

29、程間的同步）。3、 實驗結(jié)論通過改節(jié)實驗，讓我對線程并發(fā)有了初步認識，同時學會用信號量進行線程之間的同步。4、程序清單/程序清單 5-1#include #include #include #include void *thread_function(void *arg);int main()int res;pthread_t a_thread;void *thread_result;int share_int = 10;res = pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,(void *)&share_int);sleep(5);share_

30、int = -10;if(res != 0)perror(Thread creation failed);exit(EXIT_FAILURE);printf(Waiting for thread to finish.n);res = pthread_join(a_thread,&thread_result);if(res != 0)perror(Thread join failed);exit(EXIT_FAILURE);printf(Thread joined,it returned %sn,(char *)thread_result);printf(share_int is now %dn

31、,share_int);exit(EXIT_SUCCESS);void *thread_function(void *arg)printf(thread_function is running.Argument was %dn,*(int *)arg);*(int *)arg = *(int *)arg * 10;pthread_exit(Thank you for the CPU time);/程序清單 5-2#include #include #include #include #include #include #include void *thread_function(void *a

32、rg);sem_t bin_sem;#define WORK_SIZE 1024char work_areaWORK_SIZE;int main()int res;pthread_t a_thread;void *thread_result;res = sem_init(&bin_sem,0,0);if (res != 0)perror(Semaphore initialition failed);exit(EXIT_FAILURE);res = pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,NULL);if(res != 0)perror(Thr

33、ead creation failed);exit(EXIT_FAILURE);printf(Input some text,Enter end to finishn);while(strncmp(end,work_area,3) != 0)fgets(work_area,WORK_SIZE,stdin);sem_post(&bin_sem);printf(nWaiting for thread to finish.n);res = pthread_join(a_thread,&thread_result);if(res != 0)perror(Thread join failed);exit

34、(EXIT_FAILURE);printf(Thread joinedn);sem_destroy(&bin_sem);exit(EXIT_SUCCESS);void *thread_function(void *arg) sem_wait(&bin_sem);while(strncmp(end,work_area,3) != 0)printf(You input %d charactersn,strlen(work_area)-1);sem_wait(&bin_sem);pthread_exit(NULL);實驗六 Linux進程間的IPC1、實驗目的學習和掌握Linux進程間的IPC及同步

35、方法。2、實驗內(nèi)容和步驟步驟1：輸入程序6-1，6-2編譯并運行寫出執(zhí)行結(jié)果。步驟 2：仔細研讀代碼，寫出程序中實現(xiàn)P、V操作的相關函數(shù)和代碼，描述程序的同步工作過程。P操作：if (!semaphore_p() exit(EXIT_FAILURE); printf(%c, op_char); fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf(%c, op_char); fflush(stdout);V操作： if (!semaphore_v() exit(EXIT_FAILURE); pause_time =

36、 rand() % 2; sleep(pause_time);P操作后操作當前的臨界區(qū)占用資源,v操作退出當前的臨界區(qū)，釋放資源。步驟3：輸入程序6-3和6-4，編譯執(zhí)行并寫出結(jié)果。步驟4：程序6-3和6-4中哪段代碼實現(xiàn)了共享，描述實現(xiàn)內(nèi)存共享的主要函數(shù)的參數(shù)意義和這些函數(shù)的使用方法。程序6_3:if(shm = shmat(shmid,NULL,0) = (char *)-1) perror(shmat error);exit(0);s = shm;for(c = a; c = z; c+)*s+ = c;*s = NULL;printf(init over!n);while(*shm !

37、= *)sleep(1);程序6_4:if(shm = shmat(shmid,NULL,0) = (char *)-1)perror(shmat error!);exit(0);for(s = shm; *s != NULL; s+)putchar(*s);putchar(n);*shm = *;步驟5：學習并使用IPC中信號量和共享內(nèi)存的使用方法，重新改寫實驗3步驟6要求的程序。要求啟動多個進程，每一個進程都可以單獨對文件進行操作，進程間通過信號量進行同步，對文件的操作映射到共享內(nèi)存中。3、 實驗結(jié)論通過對改節(jié)實驗，讓我了解了進程IPC信號量訪問臨界區(qū)，以及進程之間訪問共享內(nèi)存的實現(xiàn)方法和

38、同步機制，掌握了上述一系列函數(shù)的使用方法。4、程序清單/程序清單 6-1#if defined(_GNU_LIBRARY_) & !defined(_SEM_SEMUN_UNDEFINED) /* union semun is defined by including */#else /* according to X/OPEN we have to define it ourselves */ union semun int val; /* value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* buffer for IPC_STAT, IPC_SET */

39、 unsigned short int *array; /* array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *_buf; /* buffer for IPC_INFO */ ;#endif/程序清單 6-2#include #include #include #include #include #include #include semun.hstatic int set_semvalue(void);static void del_semvalue(void);static int semaphore_p(void);static int semaph

40、ore_v(void);static int sem_id;int main(int argc, char *argv) int i; int pause_time; char op_char = O; srand(unsigned int)getpid(); sem_id = semget(key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT); printf(semid = %dn,sem_id); if (argc 1) if (!set_semvalue() fprintf(stderr, Failed to initialize semaphoren); exit(EXIT

41、_FAILURE); op_char = X; sleep(5); /* Then we have a loop which enters and leaves the critical section ten times. There, we first make a call to semaphore_p which sets the semaphore to wait, as this program is about to enter the critical section. */ for(i = 0; i 1) sleep(10); del_semvalue(); exit(EXI

42、T_SUCCESS);/* The function set_semvalue initializes the semaphore using the SETVAL command in a semctl call. We need to do this before we can use the semaphore. */static int set_semvalue(void) union semun sem_union; sem_union.val = 1; if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) = -1) return(0); return(

43、1);/* The del_semvalue function has almost the same form, except the call to semctl uses the command IPC_RMID to remove the semaphores ID. */static void del_semvalue(void) union semun sem_union; if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) = -1) fprintf(stderr, Failed to delete semaphoren);/* semaphor

44、e_p changes the semaphore by -1 (waiting). */static int semaphore_p(void) struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = -1; /* P() */ sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(sem_id, &sem_b, 1) = -1) fprintf(stderr, semaphore_p failedn); return(0); return(1);/* semaphore_v is similar except for setting the sem_op part of the sembuf structure to 1, so that the semaphore becomes available. */static int semaphore_v(void) struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = 1; /* V() */ sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(sem_id, &sem_b, 1) = -1