《網(wǎng)絡操作系統(tǒng)》課程設計

1、 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)課 程 設 計 報 告 書題 目：請求調(diào)頁存儲管理方式的模擬 dns協(xié)議模擬實現(xiàn) 學 號：081007111 2010 年 12 月 1 日目錄 五、請求調(diào)頁存儲管理方式的模擬1 設計思想說明-32 文件系統(tǒng)結構的說明-43 數(shù)據(jù)結構的說明-54 各模塊的算法流程圖-55 程序清單：注意加注釋-76 使用說明書-187 體會，建議-19七、dns協(xié)議模擬實現(xiàn) 1 程序源碼-202 操作步驟-223 運行結果-23 五、請求調(diào)頁存儲管理方式的模擬通過對頁面、頁表、地址轉換和頁面置換過程的模擬，加深對請求調(diào)頁系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)過程的理解。題目要求1假設每個頁面中可存放10條指令，分配給

2、作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)為4。2用c語言或c+語言模擬一個作業(yè)的執(zhí)行過程，該作業(yè)共有320條指令，即它的地址空間為32頁，目前它的所有頁都還未調(diào)入內(nèi)存。在模擬過程中，如果所訪問的指令已在內(nèi)存，則顯示其物理地址，并轉下一條指令。如果所訪問的指令還未裝入內(nèi)存，則發(fā)生缺頁，此時需記錄缺頁的次數(shù)，并將相應頁調(diào)入內(nèi)存。如果4個內(nèi)存塊均已裝入該作業(yè)，則需進行頁面置換，最后顯示其物理地址，并轉下一條指令。在所有320指令執(zhí)行完畢后，請計算并顯示作業(yè)運行過程中發(fā)生的缺頁率。3置換算法：請分別考慮最佳置換算法（opt）、先進先出（fifo）算法和最近最久未使用（lru）算法。4作業(yè)中指令的訪問次序按下述原則生成；50%的

3、指令是順序執(zhí)行的；25%的指令是均勻分布在前地址部分；25%的指令均勻分布在后地址部分。具體的實現(xiàn)辦法是：（1）在0，319之間隨機選取一條起始執(zhí)行指令，其序號為m；（2）順序執(zhí)行下一條指令，其序號為m+1條指令；（3）通過隨機數(shù)，跳轉到前地址部分0，m-1中的某條指令處，其序號為m1；（4）順序執(zhí)行下一條指令，即序號為m1+1的指令；（5）通過隨機數(shù)，跳轉到后地址部分m1+2,319中的某條指令處，其序號為m2；（6）順序執(zhí)行下一條指令，則序號為m2+1的指令；（7）重復跳轉到前地址部分，順序執(zhí)行，跳轉到后地址部分；順序執(zhí)行的過程，直至執(zhí)行320條指令。1 設計思路 在進程運行過程中，若其所

4、要訪問的頁面不在內(nèi)存時，需把它們調(diào)入內(nèi)存，但內(nèi)存已無空閑空間時，為了保證該進程能正常運行，系統(tǒng)必須從內(nèi)存中調(diào)出一頁程序或數(shù)據(jù)，送磁盤的對換區(qū)中。但應將哪個頁面調(diào)出，所以需要根據(jù)一定的算法來確定。在這一過程中，選擇換出頁面的算法稱為頁面置換算法。一個好的頁面置換算法，應具有較低的頁面更換頻率。頁面置換算法的好壞，將直接影響到系統(tǒng)的性能。以下分別是實驗要求的兩個頁面置換算法的介紹及其設計思想。（1）先進先出法該算法總是淘汰最先進入內(nèi)存的頁面，既選擇在內(nèi)存中駐留時間最久的頁面予以淘汰。在該算法的模擬過程中，每當頁面被置換進入內(nèi)存時，將置換頁面所在的物理塊中訪問標記設為-1；并且每執(zhí)行一次指令，便將物

5、理塊的訪問標記自動加1，需要置換時將訪問標記最大的物理塊中的頁面置換出去，這樣能防止當物理塊訪問標記出現(xiàn)兩個以上相同的值的錯誤執(zhí)行，更好地模擬了先進先出法；（2）最近最久未使用 該算法以最近的過去作為不久將來的近似， 將過去最長一段時間里不曾被使用的頁面置換掉。在該算法的模擬過程中，每當物理塊中的頁面被訪問時（包括原先存在的和后來置換進入的頁面），便將其物理塊訪問標記置為1。以后每執(zhí)行一條指令，便將物理塊中各頁面的訪問標記加1，需置換時訪問標記最大的便是將要被置換的。2文件系統(tǒng)結構的說明3數(shù)據(jù)結構的說明4各模塊的算法流程圖（1）整體流程圖（2）lru算法流程圖（3）lru算法流程圖5 程序清單

6、#include#include#include#include#define bsize 4typedef struct block /聲明一種新類型物理塊類型 int pagenum; /頁號int accessed; /訪問標識符，其值表示多久未被訪問block;int pc; /程序計數(shù)器，用來記錄指令的序號int n; /缺頁計數(shù)器，用來記錄缺頁的次數(shù)static int temp320; /用來存儲320條隨機數(shù)block blockbsize; /定義一大小為4的物理塊數(shù)組/*void init(); /程序初始化函數(shù)int findexist(int curpage); /查找

7、物理塊中是否有該頁面int findspace(); /查找是否有空閑物理塊int findreplace(); /查找應予置換的頁面void display(); /顯示void suijishu(); /產(chǎn)生320條隨機數(shù),顯示并存儲到temp320void pagestring(); /顯示調(diào)用的頁面隊列void lru(); / lru算法void fifo(); /fifo算法/*void init() /初始化物理塊 for(int i=0;ibsize;i+) blocki.pagenum=-1; /空閑物理塊 blocki.accessed=0; pc=n=0; /-int f

8、indexist(int curpage) /查找物理塊中是否有該頁面 for(int i=0; ibsize; i+)if(blocki.pagenum = curpage ) return i; /檢測到內(nèi)存中有該頁面，返回block中的位置 return -1; /沒有則返回-1/-int findspace() /查找是否有空閑物理塊 for(int i=0; ibsize; i+) if(blocki.pagenum = -1) return i; /找到空閑的block，返回block中的位置 return -1; /找不到則返回-1/-int findreplace() /查找應

9、予置換的頁面 int pos = 0; for(int i=0; iblockpos.accessed) pos = i; /找到應予置換頁面，返回block中位置 return pos;/-void display(int space) /顯示 for(int i=0; ibsize; i+) if(blocki.pagenum != -1) /物理塊不空 printf( %02d ,blocki.pagenum); cout調(diào)入的頁面是：blockspace.pagenum 其物理塊的地址是：&blockspace; coutendl;/-void suijishu(int pc) /產(chǎn)生

10、隨機數(shù) int flag=0; cout*按照要求產(chǎn)生的320個隨機數(shù)：*endl; for(int i=0;i320;i+) tempi=pc;if(flag%2=0) pc=+pc%320; /產(chǎn)生50%的順序執(zhí)行指令（flag=0或2時順序執(zhí)行） if(flag=1) pc=rand()% (pc-1); /產(chǎn)生25%的均勻分布在前地址部分指令 if(flag=3) pc=pc+1+(rand()%(320-(pc+1); /產(chǎn)生25%的均勻分布在后地址部分指令 flag=+flag%4;printf( %03d,tempi); if(i+1)%10=0) coutendl; /-voi

11、d pagestring() /顯示調(diào)用的頁面隊列 for(int i=0;i320;i+) printf( %02d,tempi/10); if(i+1)%10=0) coutendl;/-void lru() / lru算法（最近最少使用算法）int exist,space,position ;int curpage; for(int i=0;i320;i+) if(i%100=0) getch(); /getch直接從鍵盤獲取鍵值pc=tempi; /指令在數(shù)組中的位置 curpage=pc/10; /指令所在頁面 exist = findexist(curpage); /查找物理塊中是

12、否有該頁面,若有返回物理塊號 if(exist=-1) /物理塊中不存在該頁space = findspace(); /查找是否有空閑物理塊 if(space != -1) /有空閑物理塊blockspace.pagenum = curpage; display(space); n=n+1; else /無空閑物理塊，則尋找置換頁面 position = findreplace(); /查找應予置換的頁面 blockposition.pagenum = curpage; blockposition.accessed = -1; /恢復剛調(diào)入的block中頁面accessed為-1 displa

13、y(position); n+; else blockexist.accessed = -1;/恢復存在的并剛訪問過的block中頁面accessed為-1for(int i=0; ibsize; i+) if(blocki.pagenum != -1) /物理塊不空printf( %02d ,blocki.pagenum);cout指令已經(jīng)存在！ 其物理塊地址為：&blockexistendl; for(int j=0; j4; j+) /物理塊中各頁面的訪問標記加1 blockj.accessed+;cout缺頁次數(shù):nendl;cout缺頁率:(n/320.0)*100%endl;/-v

14、oid fifo() /fifo算法（先進先出算法）int exist,space,position ;int curpage; for(int i=0;i320;i+) if(i%100=0) getch(); /getch直接從鍵盤獲取鍵值pc=tempi; curpage=pc/10; exist = findexist(curpage); /查找物理塊中是否有該頁面 if(exist=-1) /物理塊中不存在該頁 space = findspace(); /查找是否有空閑物理塊 if(space != -1) /有空閑物理塊blockspace.pagenum = curpage; d

15、isplay(space); n=n+1; else /無空閑物理塊，則尋找置換頁面 position = findreplace(); /查找應予置換的頁面 blockposition.pagenum = curpage; display(position); n+; blockposition.accessed=-1; /置換頁面所在的物理塊中訪問標記設為-1 else /若存在該頁 for(int i=0; ibsize; i+) if(blocki.pagenum != -1) /物理塊不空printf( %02d ,blocki.pagenum);cout指令已經(jīng)存在！ 其物理塊地址

16、為：&blockexistendl; for(int j=0; jbsize; j+) /物理塊中各頁面訪問標記自動加1 blockj.accessed+; cout缺頁次數(shù):nendl;cout缺頁率:(n/320.0)*100%endl;/*void main() int select; coutpc; /隨機選取一條起始執(zhí)行指令 if(pc=1&pc=319) suijishu(pc); /產(chǎn)生隨機數(shù) cout*對應的調(diào)用頁面隊列*endl; pagestring(); /顯示調(diào)用的頁面隊列 do cout*endl; cout-1:lru 2:fifo 3:退出 -endl; cout

17、*endl; coutselect; cout*endl; init(); switch(select) case 1:cout最近最久未使用置換算法lru:endl; cout*endl; lru(); break; case 2:cout先進先出置換算法fifo:endl; cout*endl; fifo(); break; default: ; while(select!=3); else cout輸入非法數(shù)據(jù)！;6使用說明書本程序能通過輸入第一條指令號（用3位整數(shù)代表指令號），產(chǎn)生320個隨機數(shù)，并以每行10個顯示出來。再把這320個隨機數(shù)轉換成對應的頁面號，并以每行10個顯示出來。然

18、后，通過輸入選擇鍵，分別執(zhí)行兩個置換算法。各個置換算法能顯示頁面置換的情況，如果所訪問的指令已在內(nèi)存，則顯示“該指令已經(jīng)存在”并顯示其物理地址；如果所訪問的指令還未裝入內(nèi)存，則顯示“調(diào)入的頁面是?！?，并顯示其調(diào)入后的物理地址。所有指令執(zhí)行完畢后顯示缺頁次數(shù)，和缺頁率?；緦崿F(xiàn)了對請求調(diào)頁存儲器管理方式的模擬。本程序的另一個亮點是使用getch( )使程序的執(zhí)行過程能夠暫停。本程序基本實現(xiàn)了實驗要求，自我感覺程序不夠精練，可讀性不高，還要進一步改進。6. 運行結果及分析7體會，建議通過本次操作系統(tǒng)實驗，使我們對操作系統(tǒng)這門課程有了更進一步的認識和了解，通過模擬實現(xiàn)請求頁式存儲管理的幾種基本頁面置

19、換算法，了解虛擬儲技術的特點。通過對頁面、頁表、地址轉換和頁面置換過程的模擬，加深對請求調(diào)頁系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)過程的理解。本實驗的難點之一在于如何用c語言按要求模擬生成隨機指令，即50%的指令是順序執(zhí)行的，25%的指令是均勻分布在前地址部分，25%的指令是均勻分布在后地址部分，小組花了大量時間討論和研究該算法，并參考了相關的資料、運用了隨機函數(shù)，最終通過一個函數(shù)suiji(int pc)予以實現(xiàn)。第二，如何較好地模擬出先進先出算法（fifo）、最近最少使用算法（lru）也花費了較多時間。在本次設計過程中，用到了許多c+的基本知識和操作系統(tǒng)的基本原理，是對平時所學知識的一次考驗，盡管這些知識都學過

20、，但運用到實際時，卻不知從何下手，而且錯誤不斷，往往為了找一個錯誤而花了大量的時間，這是專業(yè)知識掌握不夠，缺乏實踐動手能力的表現(xiàn)。在設計的過程中我們發(fā)現(xiàn)了許多自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，以后還要多加努力。總之，通過該實驗，我們了解到編寫程序不是首要任務，而是一種實現(xiàn)手段。我們最重要的是如何做好需求分析和理清思路，做出正確、簡潔的流程設計，這樣可以達到事半功倍的效果。七、dns協(xié)議模擬實現(xiàn)dns協(xié)議為應用層協(xié)議，可實現(xiàn)ip地址和主機名之間的轉換。參考程序如下：1程序源代碼：#include#include#include #pragma comment(li

21、b,ws2_32.lib)/主文件/ int main() word wversionrequested=makeword(1,1); wsadata wsadata;/初始化 windows sockets api/ if(wsastartup(wversionrequested,&wsadata) printf(wsastartup failed%sn,wsagetlasterror(); return -1; char hostname256;/獲得本主機名/ int res=gethostname(hostname,sizeof(hostname); if(res!=0)/錯誤處理/

22、printf(error:%un,wsagetlasterror(); return -1; printf(本主機名為：%sn,hostname); /打印本主機名字/ printf(請輸入一個主機域名:); /輸入一個主機的域名/ scanf(%s,hostname);/利用主機名獲得主機的地址/ hostent* phostent=gethostbyname(hostname); if(phostent=null)/錯誤處理/ printf(error：%un,wsagetlasterror(); return -1; /解析返回的主機地址信息：別名、地址類型、地址長度，并打印/ hostent& he=*phostent; printf(name=%snaliase=%snaddrtype=%dnlength=%dn,he.h_name,he.h_aliases,he.h_addr