計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課設(shè) (3)(000001)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程名稱：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 專業(yè)班級(jí)： 信安1302班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 報(bào)告日期： 2016.3.13 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院目 錄一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境1三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1四、 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)24.1 實(shí)驗(yàn)一24.1.1 實(shí)驗(yàn)要求24.1.2 設(shè)計(jì)思路24.1.3 具體過(guò)程和結(jié)果34.1.3 源代碼34.2實(shí)驗(yàn)二54.2.1 實(shí)驗(yàn)要求54.2.2 具體實(shí)現(xiàn)54.2.3 源代碼74.3 實(shí)驗(yàn)三84.3.1 實(shí)驗(yàn)要求84.3.2 具體實(shí)現(xiàn)84.3.3 源程序104.4 實(shí)驗(yàn)四134.4.1 實(shí)驗(yàn)要求134.4.2 設(shè)計(jì)思路134.4.3程序效果顯示174.4.4源代碼

2、19五、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)321、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握Linux操作系統(tǒng)的使用方法；(2) 了解Linux系統(tǒng)內(nèi)核代碼結(jié)構(gòu)；(3) 掌握實(shí)例操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。2、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境本次課程設(shè)計(jì)采用的操作系統(tǒng)環(huán)境是Ubuntu系統(tǒng)，Ubuntu系統(tǒng)版本號(hào)為14.04，內(nèi)核版本號(hào)為linux 3.18.27；采用的編程環(huán)境為gcc編譯器和QtCreator。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一：掌握Linux操作系統(tǒng)的使用方法，包括鍵盤命令、系統(tǒng)調(diào)用；掌握在Linux下的編程環(huán)境。 (1) 編寫一個(gè)C程序，其內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)文件拷貝的功能。 (2) 編寫一個(gè)C程序，其內(nèi)容為分窗口同時(shí)顯示三個(gè)并發(fā)進(jìn)程的運(yùn)行結(jié)果。要求用到Linux下

3、的圖形庫(kù)（GTK/Qt）。實(shí)驗(yàn)二：掌握系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)編譯內(nèi)核方法，增加一個(gè)新的系統(tǒng)調(diào)用。另編寫一個(gè)應(yīng)用程序，使用新增加的系統(tǒng)調(diào)用。(1) 內(nèi)核編譯、生成，用新內(nèi)核啟動(dòng)；(2) 新增系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)：文件拷貝或P、V操作。實(shí)驗(yàn)三：掌握增加設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法。通過(guò)模塊方法，增加一個(gè)新的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，其功能可以簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)四：使用GTK/QT實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控器(1) 了解/proc文件的特點(diǎn)和使用方法；(2) 監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，顯示系統(tǒng)中若干部件使用情況；(3) 用圖形界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)。4、 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 實(shí)驗(yàn)一4.1.1 實(shí)驗(yàn)要求掌握Linux操作系統(tǒng)的使用方法，包括鍵盤命

4、令、系統(tǒng)調(diào)用；掌握在Linux下的編程環(huán)境。4.1.2 設(shè)計(jì)思路（1）要求編寫一個(gè)C程序，其內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)文件拷貝的功能。在windows操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的文件拷貝功能一般使用fopen、fread、fwrite三個(gè)來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫(kù)的函數(shù)執(zhí)行對(duì)文件的打開、讀、寫操作，而本次實(shí)驗(yàn)要求使用Linux系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用open、read、write實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)操作。用到的主要頭文件如下：stdio.h標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出頭文件string.h字符串處理相關(guān)頭文件unistd.hLinux系統(tǒng)調(diào)用頭文件，比如read、writefcntl.h包含open系統(tǒng)調(diào)用errno.h包含一些調(diào)試錯(cuò)誤時(shí)用到的變量具體實(shí)現(xiàn)思路：打

5、開兩個(gè)文件（分別是源文件和目標(biāo)文件，可以是任意字符流形式存儲(chǔ)的文件，包括文本文件、照片等），調(diào)用read函數(shù)讀取源文件的內(nèi)容，將read的返回值作為while循環(huán)的判斷條件，當(dāng)返回值大于0（即還未讀取完畢源文件中的內(nèi)容）時(shí)，調(diào)用write執(zhí)行向目標(biāo)文件寫的操作，否則跳出循環(huán)，表示源文件已經(jīng)被拷貝到目標(biāo)文件，然后調(diào)用close關(guān)閉源文件和目標(biāo)文件。（2） 編寫一個(gè)C程序，其內(nèi)容為分窗口同時(shí)顯示三個(gè)并發(fā)進(jìn)程的運(yùn)行結(jié)果。要求用到Linux下的圖形庫(kù)（GTK/Qt）。本次實(shí)驗(yàn)使用的圖形庫(kù)是跨平臺(tái)的開發(fā)工具Qt。首先下載Qt的安裝包并安裝。Qt安裝完之后，先新建一個(gè)Qt控制臺(tái)應(yīng)用MAIN作為主進(jìn)程，用于

6、調(diào)用三個(gè)并發(fā)的子進(jìn)程。在主進(jìn)程的main函數(shù)中，使用fork創(chuàng)建三個(gè)子進(jìn)程，若進(jìn)程創(chuàng)建成功（即fork函數(shù)返回值等于0），則使用execv函數(shù)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的子進(jìn)程(window1、window2、window3)主進(jìn)程程序編寫完成后，再新建三個(gè)Qt Widgets Application，分別作為三個(gè)子進(jìn)程,三個(gè)窗口顯示了自己的進(jìn)程號(hào)和父進(jìn)程號(hào)。4.1.3 具體過(guò)程和結(jié)果(1) 代碼完成后用保存為.c文件用gcc編譯后./運(yùn)行即可，實(shí)現(xiàn)的功能為復(fù)制文件1.txt為2.txt，如圖4.1、4.2所示：圖 4.1圖 4.2(2) 主進(jìn)程和三個(gè)子進(jìn)程的程序全部編寫完后，直接在Qt上編譯運(yùn)行。程序運(yùn)行結(jié)果

7、如圖4.3所示：圖 4.34.1.3 源代碼#include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <errno.h> #include <string.h> #define BUFFER_SIZE 1024 /緩沖區(qū)大小int main(int argc,char *argv) int from_fd,to_fd; int bytes_read

8、,bytes_write; char bufferBUFFER_SIZE; /設(shè)定一個(gè)緩沖區(qū) char *ptr; if(argc!=3) /三個(gè)參數(shù) fprintf(stderr,"Usage:%s fromfile tofilena",argv0);return(-1); /*打開源文件*/ if(from_fd=open(argv1,O_RDONLY)=-1) fprintf(stderr,"Open %s Error:%sn",argv1,strerror(errno); return(-1); /* 創(chuàng)建目的文件 */ if(to_fd=ope

9、n(argv2,O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR)=-1) fprintf(stderr,"Open %s Error:%sn",argv2,strerror(errno); return(-1); while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE) /* 出錯(cuò)*/ if(bytes_read=-1)&&(errno!=EINTR) break; else if(bytes_read>0) ptr=buffer; while(bytes_write=write(to_fd,

10、ptr,bytes_read) /* 出錯(cuò)*/ if(bytes_write=-1)&&(errno!=EINTR)break; /* 寫完了所有讀的字節(jié) */else if(bytes_write=bytes_read) break; /* 只寫了一部分,繼續(xù)寫 */ else if(bytes_write>0) ptr+=bytes_write; bytes_read-=bytes_write; /* 寫的時(shí)候出錯(cuò)*/ if(bytes_write=-1)break; close(from_fd); close(to_fd); return(1);4.2實(shí)驗(yàn)二4.2.

11、1 實(shí)驗(yàn)要求掌握系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)編譯內(nèi)核方法，增加一個(gè)新的系統(tǒng)調(diào)用，另編寫一個(gè)應(yīng)用程序，調(diào)用新增加的系統(tǒng)調(diào)用。4.2.2 具體實(shí)現(xiàn)（1） 系統(tǒng)調(diào)用的原理用戶進(jìn)程不能訪問(wèn)內(nèi)核所占內(nèi)存空間，也不能調(diào)用內(nèi)核函數(shù)。進(jìn)程調(diào)用一個(gè)特殊的指令，這個(gè)指令會(huì)跳到一個(gè)事先定義的內(nèi)核中的一個(gè)位置。在Intel CPU中，由中斷INT 0x80實(shí)現(xiàn)。 (與DOS功能調(diào)用int0x21很相似)跳轉(zhuǎn)到的內(nèi)核位置叫做sysem_call。檢查系統(tǒng)調(diào)用號(hào)，這個(gè)號(hào)碼代表進(jìn)程請(qǐng)求哪種服務(wù)。然后，它查看系統(tǒng)調(diào)用表(sys_call_table)找到所調(diào)用的內(nèi)核函數(shù)入口地址。接著，就調(diào)用函數(shù)，等返回后，做一些系統(tǒng)檢查，最后返

12、回到進(jìn)程（如果這個(gè)進(jìn)程時(shí)間用盡，就返回到其他進(jìn)程）。（2） 編寫新的系統(tǒng)調(diào)用程序新的系統(tǒng)調(diào)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：將一個(gè)文件中的內(nèi)容拷貝到另一個(gè)文件中。這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)是兩個(gè)char*型的字符指針SourceFile、GoalFile，分別表示源文件和目標(biāo)文件的路徑名。用戶進(jìn)程中的open、read、write、close函數(shù)此時(shí)對(duì)應(yīng)內(nèi)核函數(shù) sys_open、 sys_read、 sys_write、 sys_close函數(shù)。循環(huán)拷貝的判斷條件還是 sys_read的返回值，當(dāng)其大于0的時(shí)候執(zhí)行循環(huán)，否則表示源文件已拷貝到了目標(biāo)文件。 mm_segment_t類型的變量fs的作用是在讀寫文件前

13、得到當(dāng)前fs，避免使用的緩沖區(qū)超過(guò)了用戶空間的地址范圍而報(bào)錯(cuò)。（3） 編譯內(nèi)核下載并解壓內(nèi)核先到Linux官方網(wǎng)站下載內(nèi)核linux-3.18.27.tar.xz。打開終端，使用sudo su獲取root權(quán)限，然后使用cp linux-3.18.27.tar.xz /usr/src命令將linux-3.18.27tar.xz復(fù)制到文件夾/usr/src下，復(fù)制完畢之后將其解壓，用到的命令為：xz -d linux-3.18.27.tar.xz和tar xvf linux-3.18.27.tar。修改內(nèi)核新的內(nèi)核解壓完畢后，使用 cd /usr/src/linux-3.18.27命令進(jìn)入目錄 /

14、usr/src/linux-3.18.27。然后使用命令sudo gedit kernel/sys.c打開sys.c，將新的系統(tǒng)調(diào)用程序復(fù)制到該文件的文件末尾，保存退出，系統(tǒng)調(diào)用程序詳細(xì)代碼見源程序。系統(tǒng)調(diào)用號(hào)。在該文件中添加一行內(nèi)容358 common mycall sys_mycall，其中系統(tǒng)調(diào)用號(hào)359不是固定的，只要該文件中沒(méi)有出現(xiàn)的數(shù)字都可以使用。添加之后保存退出。使用命令sudo gedit include/asm-generic/syscalls.h打開syscalls.h，在“#endif /* _ASM_GENERIC_SYSCALLS_H */ 這一行的上面一行添加新的系

15、統(tǒng)調(diào)用程序的函數(shù)定義，即：#ifndef sys_mycallShrinkage int sys_mycall(char* sourceFile,char* destFile);#endif然后保存退出。#make menuconfig存盤退出，生成內(nèi)核配置文件#make bzImage #make modules#make modules_install重啟電腦選擇高級(jí)選項(xiàng)選擇新內(nèi)核3.18.27進(jìn)入，打開終端輸入unmae -a，如圖4.4表示，表示內(nèi)核已編譯成功：圖 4.4（4） 編寫系統(tǒng)調(diào)用測(cè)試程序需要用到的頭文件是syscall.h、unistd.h、stdlib.h。在main函數(shù)

16、中直接調(diào)用頭文件syscall.h中定義的函數(shù)syscall，該函數(shù)有三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用號(hào)（358），第二個(gè)參數(shù)是源文件（1.txt），第三個(gè)參數(shù)是目標(biāo)文件。程序運(yùn)行結(jié)果為：在2.c所在目錄下新建了一個(gè)1.txt文件，并將main.c中的代碼拷貝到了2.txt中，如圖4.5所示：圖 4.54.2.3 源代碼（1） 系統(tǒng)調(diào)用程序asmlinkage int sys_mycall(char* SourceFile,char* GoalFile) int source=sys_open(SourceFile,O_RDONLY,0); int goal=sys_open(GoalFile,

17、O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600); char buff4096; mm_segment_t fs; fs = get_fs(); set_fs(get_ds(); int i; if(source>0 && goal>0) do i=sys_read(source,buff,4096); sys_write(goal,buff,i); while(i); else printk("Error!"); sys_close(source); sys_close(goal); set_fs(fs); return 10;（2

18、） 測(cè)試程序#include <syscall.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main() syscall(359,"1.txt","2.text");return 0;4.3 實(shí)驗(yàn)三4.3.1 實(shí)驗(yàn)要求掌握增加設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法。通過(guò)模塊方法，增加一個(gè)新的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，其功能可以簡(jiǎn)單。（實(shí)現(xiàn)字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)）4.3.2 具體實(shí)現(xiàn)（1）Linux核心是一種monolithic類型的內(nèi)核，即單一的大核心，另外一種形式是MicroKernel，核心的所有功能部件都被拆

19、成獨(dú)立部分， 這些部分之間通過(guò)嚴(yán)格的通訊機(jī)制進(jìn)行聯(lián)系。Linux內(nèi)核是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，因此向內(nèi)核添加任何東西.或者刪除某些功能，都十分困難 。為了解決這個(gè)問(wèn)題，引入了模塊機(jī)制，從而可以動(dòng)態(tài)的在內(nèi)核中添加或者刪除模塊。模塊一旦被插入內(nèi)核，就和內(nèi)核其他部分一樣。Linux內(nèi)核中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一組常駐內(nèi)存的具有特權(quán)的共享庫(kù)，是低級(jí)硬件處理例程。對(duì)用戶程序而言，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序隱藏了設(shè)備的具體細(xì)節(jié)， 對(duì)各種不同設(shè)備提供了一致的接口，一般來(lái)說(shuō)是把設(shè)備映射為一個(gè)特殊的設(shè)備文 件，用戶程序可以像對(duì)其它文件一樣對(duì)此設(shè)備文件進(jìn)行操作。Linux支持3種設(shè)備：字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。設(shè)備由一個(gè)主設(shè)備號(hào)和一個(gè)次設(shè)備

20、號(hào)標(biāo)識(shí)。主設(shè)備號(hào)唯一標(biāo)識(shí)了設(shè)備類型， 即設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序類型，它是塊設(shè)備表或字符設(shè)備表中設(shè)備表項(xiàng)的索引。次設(shè)備號(hào)僅由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序解釋 ，一般用于識(shí)別在若干可能的硬件設(shè)備中，I/O請(qǐng)求所涉及到的那個(gè)設(shè)備。典型的Linux模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)制有如下幾步：注冊(cè)設(shè)備：在系統(tǒng)初啟或者加載模塊的時(shí)候，必須將設(shè)備登記到相應(yīng)的設(shè)備數(shù)組，并返回主設(shè)備號(hào)。定義功能函數(shù)：對(duì)于每一個(gè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)來(lái)說(shuō)，都有一些和此設(shè)備密切相關(guān)的功能函數(shù)。以最常用的塊設(shè)備或者字符設(shè)備來(lái)說(shuō)，都存在著諸如 open()、read()這一類的操作。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用這些調(diào)用時(shí)，將自動(dòng)的使用驅(qū)動(dòng)函數(shù)中特定的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的操作。卸載設(shè)備：在不用這個(gè)設(shè)備時(shí),可以將它卸載

21、，主要是從/proc 中取消這個(gè)設(shè)備的特殊文件。（2） 編寫Makefile文件Makefile文件用于編譯設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，其內(nèi)容如下：ifneq ($(KERNELRELEASE),) #kbuild syntax.#模塊的文件組成mymodule-objs :=MyDeviceDriver.o #生成的模塊文件名 obj-m := MyDeviceDriver.o elsePWD :=$(shell pwd)KVER :=$(shell uname -r)KDIR :=/lib/modules/$(KVER)/buildall:$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD)clean

22、:#rm -f *.cmd *.o *.mod *.korm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions#$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) cleanendif（3） 編寫設(shè)備功能函數(shù)編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要工作就是編寫子功能函數(shù),并填充file_operations的各個(gè)域 。結(jié)構(gòu)體file_operations的具體定義如下：struct file_operations     struct module *owner;/擁有該結(jié)構(gòu)的模塊的指針，一般為THIS_MODULES   

23、  loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);/用來(lái)修改文件當(dāng)前的讀寫位置     ssize_t (*read) (struct file *, char _user *, size_t, loff_t *);/從設(shè)備中同步讀取數(shù)據(jù)     ssize_t (*write) (struct file *, const char _user *, size_t, loff_t *);/向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, co

24、nst struct iovec *, unsigned long, loff_t);/初始化一個(gè)異步的讀取操作     ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);/初始化一個(gè)異步的寫入操作     int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);/僅用于讀取目錄，對(duì)于設(shè)備文件，該字段為NULL     unsigned int (

25、*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); /輪詢函數(shù)，判斷目前是否可以進(jìn)行非阻塞的讀寫或?qū)懭?    int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); /執(zhí)行設(shè)備I/O控制命令     long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); /不使用BLK文件系統(tǒng)，將使用此種函數(shù)指針代替ioct

26、l     long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); /在64位系統(tǒng)上，32位的ioctl調(diào)用將使用此函數(shù)指針代替     int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *); /用于請(qǐng)求將設(shè)備內(nèi)存映射到進(jìn)程地址空間     int (*open) (struct inode *, struct file *); /打開     i

27、nt (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);     int (*release) (struct inode *, struct file *); /關(guān)閉     int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync); /刷新待處理的數(shù)據(jù)     int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync); /異步刷新待處理的數(shù)據(jù)   

28、60; int (*fasync) (int, struct file *, int); /通知設(shè)備FASYNC標(biāo)志發(fā)生變化     int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);     ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);     unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file

29、 *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);     int (*check_flags)(int);     int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);     ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);

30、    ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);     int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock *); ;（4） 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序安裝 make clean，清除make產(chǎn)生的殘留 make，重新調(diào)用Makefile編譯設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 insmod -f MyDeviceDriver.ko，加載生成的 MyDeviceDr

31、iver.ko模塊 cat /proc/devices，獲取設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主設(shè)備號(hào)mknod /dev/MyDeviceDriver c 147 0，創(chuàng)建設(shè)備文件，147為主設(shè)備號(hào)，0為從設(shè)備號(hào)（5） 測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序此設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的功能是將一個(gè)字符串中內(nèi)容拷貝到另外一個(gè)字符串中。測(cè)試程序編寫完成后，在終端輸入gcc test.c -o test進(jìn)行編譯。測(cè)試結(jié)果如下：圖 4.64.3.3 源程序（1） 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/fs.h>#i

32、nclude <asm/uaccess.h>MODULE_LICENSE("GPL");#define MAJOR_NUM 147static ssize_t d_read(struct file *, char *, size_t, loff_t*);static ssize_t d_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t*);static ssize_t d_open(struct inode *,struct file *);static ssize_t d_release(struct inod

33、e *,struct file *);struct file_operations d_fops= .read=d_read, .write=d_write, .open=d_open, .release=d_release,;static char var1024="Device test:"int counter=12;static int _init device_init(void) int result; result = register_chrdev(MAJOR_NUM, "device", &d_fops); if(result)

34、 printk("device register failure"); else printk("device register success"); return result;static void _exit device_exit(void) unregister_chrdev(MAJOR_NUM, "device"); printk("unloading the device.");static ssize_t d_read(struct file *filp, char *buf, size_t len

35、, loff_t *off) if(copy_to_user(buf,var,1024*sizeof(char) return - EFAULT; return sizeof(char);static ssize_t d_write(struct file *filp,const char *buf,size_t len,loff_t *off) if(copy_from_user(var+counter,buf,len*sizeof(char) return - EFAULT; counter+=len; return sizeof(char);static ssize_t d_open(s

36、truct inode *inode,struct file *file) printk(KERN_INFO "open it!n"); return 0;static ssize_t d_release(struct inode *inode,struct file *file) printk(KERN_INFO "close itn"); return 0; module_init(device_init);module_exit(device_exit);（2） 測(cè)試程序：#include <sys/types.h>#include &

37、lt;sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>#include <string.h>main() int fd; char buffer1024; int num; fd=open("/dev/3",O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR); if(fd!=-1) read(fd,buffer,1024*sizeof(char); printf("The device is %sn",buffer); printf("Please input

38、the characters written to device:n"); fgets(buffer,1024,stdin); num=strlen(buffer)-1; write(fd,buffer,num*sizeof(char); read(fd,buffer,1024*sizeof(char); printf("The device is %sn",buffer); close(fd); else printf("Device open failuren"); 4.4 實(shí)驗(yàn)四4.4.1 實(shí)驗(yàn)要求了解/proc文件的特點(diǎn)和使用方法；監(jiān)控

39、系統(tǒng)狀態(tài)，顯示系統(tǒng)中若干部件使用狀態(tài)；用圖形界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)。4.4.2 設(shè)計(jì)思路（1）/proc文件系統(tǒng)的特點(diǎn)Linux的PROC文件系統(tǒng)是進(jìn)程文件系統(tǒng)和內(nèi)核文件系統(tǒng)的組成的復(fù)合體，是將內(nèi)核數(shù)據(jù)對(duì)象化為文件形式進(jìn)行存取的一種內(nèi)存文件系統(tǒng)，是監(jiān)控內(nèi)核的一種用戶接口。它擁有一些特殊的文件（純文本），從中可以獲取系統(tǒng)狀態(tài)信息。（2）功能清單獲取并顯示主機(jī)名，與之相關(guān)的proc文件為/proc/sys/kernel/hostname；獲取并顯示系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間，與之相關(guān)的proc文件為/proc/uptime；顯示系統(tǒng)到目前為止持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，與之相關(guān)的proc文件為/proc/uptime；顯示

40、系統(tǒng)的版本號(hào)，與之相關(guān)的proc文件為/proc/sys/kernel/ostype和/proc/sys/kernel/osrelease； 顯示CPU的型號(hào)和主頻大小，與之相關(guān)的proc文件為/proc/cpuinfo；通過(guò)pid或者進(jìn)程名查詢一個(gè)進(jìn)程，并顯示該進(jìn)程的詳細(xì)信息，提供殺掉該進(jìn)程的功能，與之相關(guān)的proc文件為/proc/(pid)/stat；顯示系統(tǒng)所有進(jìn)程的一些信息，包括pid、ppid、占用內(nèi)存大小、優(yōu)先級(jí)等，與之相關(guān)的proc文件為/proc/(pid)/stat， /proc/(pid)/statm；CPU使用率的圖形化顯示（2分鐘內(nèi)的歷史記錄曲線），與之相關(guān)的proc

41、文件為/proc/stat；內(nèi)存和交換分區(qū)的使用率的圖形化顯示（2分鐘內(nèi)的歷史曲線），與之有關(guān)的proc文件為/proc/meminfo；在狀態(tài)欄顯示當(dāng)前時(shí)間，未使用到/proc中的文件；在狀態(tài)欄顯示當(dāng)前CPU使用率，與之相關(guān)的proc文件為/proc/stat；在狀態(tài)欄顯示當(dāng)前內(nèi)存使用情況，與之相關(guān)的proc文件為/proc/meminfo；用新線程運(yùn)行一個(gè)其他程序，未使用到/proc中的文件；關(guān)機(jī)功能，未使用到/proc中的文件；（3）功能實(shí)現(xiàn)獲取并顯示主機(jī)名用file.open函數(shù)打開/proc/sys/kernel/hostname文件，然后以文件指針為輸入流,從其中讀出一行字符包含主

42、機(jī)名，然后直接輸出在label上，即主機(jī)名。獲取并顯示系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間從文件/proc/uptime中獲取系統(tǒng)啟動(dòng)到現(xiàn)在的運(yùn)行時(shí)間（單位是s），直接獲取當(dāng)前時(shí)間addSecs（-runtime），然后用timetostring以時(shí)間日期的格式顯示出來(lái)。顯示系統(tǒng)到目前為止持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間打開/proc/uptime文件，然后以文件指針為輸入流讀出一行數(shù)據(jù)輸出在label上即可。顯示系統(tǒng)的版本號(hào)從/proc/sys/kernel/ostype和/proc/sys/kernel/osrelease中讀取系統(tǒng)類型（比如linux）和系統(tǒng)內(nèi)核版本號(hào)，處理方法和獲取系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的方法一樣。得到系統(tǒng)類型和系統(tǒng)內(nèi)

43、核版本號(hào)之后，調(diào)用QString類的方法arg將兩個(gè)字符串連接起來(lái)，再輸出顯示即可。顯示CPU的型號(hào)和主頻大小打開/proc/cpuinfo文件后讀取任一CPU型號(hào)和頻率即可。通過(guò)pid或者進(jìn)程名查詢一個(gè)進(jìn)程，并顯示該進(jìn)程的詳細(xì)信息，提供殺掉該進(jìn)程的功能在獲取所有進(jìn)程信息的時(shí)候，獲取到的所有信息已經(jīng)被存儲(chǔ)在一個(gè)全局結(jié)構(gòu)體數(shù)組變量中了，所以查詢的時(shí)候，先獲取輸入lineEdit中的文本（QString類型），然后將文本與全局結(jié)構(gòu)體數(shù)組變量的每一個(gè)數(shù)組元素的name成員和pid成員作比較，若相等，說(shuō)明待查詢的進(jìn)程存在，將該進(jìn)程的詳細(xì)信息輸出即可。殺死進(jìn)程前先要獲取將要被殺死進(jìn)程的名稱或者pid，而

44、且該進(jìn)程必須存在于/proc目錄下，即先查詢一次待殺死的進(jìn)程，處理方法如上所述。Linux系統(tǒng)提供了kill、pkill等殺死進(jìn)程的命令，pkill通過(guò)pid殺死進(jìn)程，kill通過(guò)進(jìn)程名稱殺死進(jìn)程。通過(guò)將lineEdit中的內(nèi)容和kill或pkill組成終端命令，然后調(diào)用system函數(shù)執(zhí)行這些命令即可殺死相應(yīng)的進(jìn)程。顯示系統(tǒng)所有進(jìn)程的一些信息，包括pid、ppid、占用內(nèi)存大小、優(yōu)先級(jí)等系統(tǒng)的進(jìn)程眾多，本次實(shí)驗(yàn)我采用的是Linux中對(duì)目錄進(jìn)行操作的函數(shù)opendir(),readdir()。實(shí)現(xiàn)思路為：聲明一個(gè)DIR類型的指針dir，用opendir函數(shù)打開/proc目錄，返回值賦值給dir

45、，然后將dir作為函數(shù)readdir的參數(shù)，readdir函數(shù)返回值復(fù)制給dirent結(jié)構(gòu)體指針ptr。ptr指向的結(jié)構(gòu)體包含d_name char數(shù)組成員，即文件或者目錄名，將d_name數(shù)組的0號(hào)元素分別和字符1、9比較，若處于這兩者之間，則表明該文件或者目錄是進(jìn)程目錄，以該目錄名為參數(shù)調(diào)用獲取進(jìn)程詳細(xì)信息的函數(shù)read_proc。在read_proc函數(shù)中，使用格式化輸出函數(shù)sprintf將參數(shù)目錄名c_pid對(duì)應(yīng)目錄下的文件stat的路徑輸出到char數(shù)組filename中，再調(diào)用C+的類ifstream，聲明一個(gè)ifstream類性的變量meminfo，用filename初始化mem

46、info，然后用析取器(>>)從meminfo中輸入數(shù)據(jù)到結(jié)構(gòu)體數(shù)組procInfo的每個(gè)元素的成員變量中，析取器(>>）會(huì)自動(dòng)忽略空字符。所需要的進(jìn)程信息并不是連續(xù)存放在stat文件中的，中間包含有其他不需要顯示的進(jìn)程信息，解決方法是定義一個(gè)string類型的變量temp，根據(jù)stat文件中的信息存放順序，將所有不需要的進(jìn)程信息全部輸入到temp中。此外還要注意一個(gè)問(wèn)題，進(jìn)程名稱帶有括號(hào)“（）”，所以需要將括號(hào)去掉，解決方法是使用string類的方法substr，該函數(shù)的參數(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是想截取的字符串首字符在原字符串中的位置，第二個(gè)參數(shù)是想截取的字符串末尾字符后面一

47、個(gè)字符，在這里就是“)”。處理完畢之后，所需要的關(guān)于進(jìn)程c_pid的詳細(xì)信息都存儲(chǔ)在全局結(jié)構(gòu)體數(shù)組procInfo的元素中了。循環(huán)采用上述思路，直到所有進(jìn)程目錄都被處理完畢，所有的進(jìn)程信息就都存儲(chǔ)在了全局結(jié)構(gòu)體數(shù)組procInfo中，然后用定時(shí)器觸發(fā)定時(shí)更新全局結(jié)構(gòu)體數(shù)組procInfo中的內(nèi)容。CPU使用率的圖形化顯示使用qcustomplot插件畫圖即可，數(shù)據(jù)用一個(gè)120大小的數(shù)組存儲(chǔ)即可內(nèi)存和交換分區(qū)的使用率的圖形化顯示同CPU使用率的圖像相似用數(shù)組存好數(shù)據(jù)后調(diào)用即可。在狀態(tài)欄顯示當(dāng)前時(shí)間調(diào)用QDateTime的方法currentDateTime獲取當(dāng)前時(shí)間time，time是一個(gè)QDa

48、teTime類型的變量，然后調(diào)用QDateTime的方法toString把time轉(zhuǎn)化成格式為yyyy-MM-dd hh:mm:ss dddd的QString字符串，再在主窗口的狀態(tài)欄顯示輸出即可。在狀態(tài)欄顯示當(dāng)前CPU使用率CPU的使用率是指CPU的使用時(shí)間和CPU總時(shí)間的比值。因?yàn)?proc/stat文件中的所有值都是從系統(tǒng)啟動(dòng)開始累計(jì)到當(dāng)前時(shí)刻，所以計(jì)算CPU使用率時(shí)需要取兩個(gè)采樣點(diǎn)，利用兩個(gè)點(diǎn)的差值計(jì)算CPU使用率，此次實(shí)驗(yàn)采樣方法是每隔1秒采樣一次。CPU使用率的計(jì)算公式為cpuRate=100.0-(idle2-idle1)*100.0/(total2-total1)。定義一個(gè)全局

49、結(jié)構(gòu)體CPU_USE，具體定義如下：typedef struct CPU_USE char name16;/cpu unsigned int user; unsigned int nice; unsigned int system; unsigned int idle; unsigned int iowait;unsigned int irq; unsigned int softirq;cpu_use;CPU總時(shí)間的值等于結(jié)構(gòu)體CPU_USE中7個(gè)unsigned int類型的成員值之和。計(jì)算之前，調(diào)用get_cpu_use_stat函數(shù)獲取一個(gè)CPU狀態(tài)，sleep一秒后再調(diào)用該函數(shù)獲取第二

50、個(gè)CPU狀態(tài)，然后用上述CPU使用率計(jì)算公式計(jì)算即可。在狀態(tài)欄顯示當(dāng)前內(nèi)存使用情況內(nèi)存使用率是指已使用的內(nèi)存和總內(nèi)存的比值。內(nèi)存使用率的計(jì)算公式為：memRate=(total (free+buffers+cached)*100.0/total。定義一個(gè)全局結(jié)構(gòu)體MEM_USE，具體定義如下：typedef struct MEM_USE unsigned long total; unsigned long free; unsigned long buffers; unsigned long cached;mem_use;該結(jié)構(gòu)體中的成員的值都來(lái)自文件/proc/meminfo， 聲明一個(gè)ifs

51、tream類性的變量meminfo，用/proc/meminfo初始化meminfo， 然后用析取器(>>)從meminfo中輸入數(shù)據(jù)到結(jié)構(gòu)體mem_use 的成員變量中，析取器(>>）會(huì)自動(dòng)忽略空字符。所需要的內(nèi)存數(shù)據(jù)信息并不是連續(xù)存放在/proc/meminfo文件中的，中間包含有其他不需要的內(nèi)存數(shù)據(jù)信息，解決方法是定義一個(gè)string類型的變量str，根據(jù)/proc/meminfo文件中的信息存放順序，將所有不需要的內(nèi)存數(shù)據(jù)信息全部輸入到str中。得到內(nèi)存使用的數(shù)據(jù)信息之后，使用上述內(nèi)存使用率計(jì)算公式計(jì)算即可。用新線程運(yùn)行一個(gè)其他程序在主窗口中添加一個(gè)lineEd

52、it控件，獲取該控件中輸入的程序名稱，然后調(diào)用QProcess類的start方法運(yùn)行該程序。關(guān)機(jī)功能由于關(guān)機(jī)功能需要輸入密碼獲取root權(quán)限，所以需要想方法在點(diǎn)擊關(guān)機(jī)按鈕后輸入密碼。定義一個(gè)QString類型的變量passWord，調(diào)用類QInputDialog的方法getText，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框提示輸入密碼，該方法的返回值即為密碼，將返回值賦值給passWord變量；當(dāng)對(duì)話框的OK按鈕被點(diǎn)擊時(shí)，用QString("echo %1 | sudo -S shutdown -h now").arg(passWord)初始化QString類型的變量sudo，再把sudo轉(zhuǎn)換成c

53、har*類型，然后調(diào)用system函數(shù)執(zhí)行關(guān)機(jī)命令。（4）界面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四用QT寫界面，較為簡(jiǎn)便，將主界面分為四頁(yè)，第一頁(yè)是系統(tǒng)信息，第二頁(yè)是進(jìn)程信息，第三頁(yè)提供殺進(jìn)程和創(chuàng)建進(jìn)程，第四頁(yè)是歷史圖像，至于CPU使用率和內(nèi)存使用率用一個(gè)Bar顯示。4.4.3程序效果顯示4.4.4源代碼Mainwindow.h#ifndef MAINWINDOW_H#define MAINWINDOW_H#include <QMainWindow>#include<QLabel>#include<QPushButton>class QTabWidget;namespace Ui c

54、lass MainWindow;class MainWindow : public QMainWindow Q_OBJECTpublic: explicit MainWindow(QWidget *parent = 0); MainWindow();private: Ui:MainWindow *ui; private: void HostName(); void BootTime(); void OSType(); void add_point(float cpuRate); void UpdateCPULine()； void CPUInfo();private slots: void N

55、owTime(); void CPURate(); void MemRate(); void run_time(); void ProcessInfo(); void QueryProcess(); void KillProcess(); void CreateProcess(); void on_reboot_clicked();#endif / MAINWINDOW_HCPU.H#ifndef CPU_H#define CPU_H#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <QString>#include <QFile>#include <QTextStream>typedef struct CPU_USE char name16; unsigned