Linux操作系统实验教程

本书是国防科技大学国家精品课程“操作系统”配套教材,系统地讲解了Linux操作系统原理和基于Linux的各种编程,特别是Linux操作系统内核编程。本书内容分为三部分:部分介绍Linux操作系统原理;第二部分介绍10个基于Linux的实验;第三部分附录包含Linux环境下的操作及与编程有关的命令和函数列表。 本书适合作为高等学校计算机科学与技术、软件工程、信息安全、信息与计算科学、信息管理与信息系统等专业操作系统实验和课程设计教材,也是Linux开发人员熟悉Linux环境下应用及内核编程的入门参考书。 内 容 简 介 前 言 目 录 第一部分 Linux操作系统基本原理 第1章 Linux操作系统简介 1.1 Linux的渊源和发展简史 1.2 Linux的基本特性 1.3 Linux内核的开发模式与内核版本号 1.4 Linux发行版介绍 1.5 Linux内核源代码组织结构 1.6 学习Linux的辅助软件介绍 第2章 Linux的进程管理 2.1 进程与进程描述符 2.2 进程状态及切换时机 2.2.1 Linux的进程状态 2.2.2 进程的切换时机 2.3 进程的调度算法 2.4 进程的创建与消亡 第3章 Linux的存储器管理 3.1 物理内存的管理 3.1.1 页帧与区域 3.1.2 伙伴算法 3.1.3 slab分配器 3.2 进程地址空间的管理 3.2.1 页表机制 3.2.2 vm_area_struct结构 3.2.3 进程地址空间的相关系统调用 3.2.4 页面异常的处理 第4章 Linux的文件系统 4.1 VFS 4.1.1 VFS的作用 4.1.2 进程描述符中与文件系统相关的成员 4.1.3 VFS的文件模型 4.1.4 文件系统的注册与安装 4.1.5 各种对象的操作接口 4.2 EXT2文件系统 4.2.1 EXT2在磁盘上的物理布局 4.2.2 主要的数据结构及其基本操作 4.2.3 磁盘块的分配与释放 4.3 主要文件系统的系统调用处理流程 4.3.1 文件的open操作 4.3.2 文件的read操作 第5章 Linux的设备管理 5.1 设备文件的概念 5.2 设备模型基础 5.3 相关数据结构 5.3.1 字符设备管理 5.3.2 块设备管理 5.3.3 buffer 5.3.4 设备请求队列和I/O调度算法 5.4 块设备文件的open和read操作 5.4.1 块设备驱动程序组成 5.4.2 open函数 5.4.3 read函数 第6章 中断、异常及系统调用 6.1 中断和异常的基本知识 6.2 异常处理函数 6.3 系统调用 6.4 中断的处理 6.4.1 中断控制器 6.4.2 管理中断的数据结构 6.4.3 中断的处理过程 6.5 软中断 第7章 Sys V进程间通信 7.1 共有的特性 7.2 信号量 7.3 消息队列 7.4 共享内存 第二部分 基于Linux操作系统的实验 第8章 用户态编程实验 8.1 实验1——bash脚本编程 8.1.1 实验内容 8.1.2 bash脚本编程简介 8.1.3 实验指南 8.2 实验2——观察Linux行为 8.2.1 实验内容 8.2.2 proc文件系统简介 8.2.3 实验指南 8.3 实验3——实现Linux命令解释器 8.3.1 实验内容 8.3.2 myshell的语法 8.3.3 myshell的程序框架 8.3.4 myshell命令行的语法分析 8.3.5 简单命令的执行 8.3.6 myshell的Makefile 8.3.7 实验指南 第9章 内核编程基础实验 9.1 实验4——内核模块 9.1.1 实验内容 9.1.2 Linux内核模块简介 9.1.3 内核符号表 9.1.4 内核模块编程介绍 9.1.5 实验指南 9.1.6 测试 9.2 实验5——proc文件系统编程 9.2.1 实验内容 9.2.2 proc文件系统编程简介 9.2.3 实验指南 9.3 实验6——编译内核及增加Linux系统调用 9.3.1 实验内容 9.3.2 Fedora下编译内核 9.3.3 添加psta系统调用 9.3.4 测试新增系统调用psta 9.3.5 noexec系统调用的实现 第10章 内核编程综合实验 10.1 实验7——进程隐藏 10.1.1 实验内容 10.1.2 背景知识介绍 10.1.3 proc文件系统实现简介 10.1.4 实验指南 10.2 实验8——字符设备驱动开发 10.2.1 实验内容 10.2.2 字符设备驱动开发介绍 10.2.3 字符设备chatdev的实现 10.2.4 聊天程序chat的实现 10.3 实验9——naive文件系统的设计与实现 10.3.1 实验内容 10.3.2 项目的准备工作及建议 10.3.3 实验指南 10.4 实验10——块设备驱动开发 10.4.1 实验内容 10.4.2 实验基础和思路 10.4.3 U盘驱动的帮助函数 10.4.4 实验指南 第三部分 Linux环境下的操作及常用命令和函数 附录A Linux常用命令 附录B Linux常用函数 附录C 内核配置文件的生成