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第1部分 实验相关原理2

第1章 存储管理2

1.1 可变分区存储管理2

1.1.1 空闲存储区表2

1.1.2 首次适应法3

1.1.3 循环首次适应法5

1.1.4 最佳适应算法5

1.1.5 最差适应法6

1.2 分页存储管理6

1.2.1 分页存储管理的基本思想6

1.2.2 地址变换6

1.2.3 空闲内存页的管理7

1.2.4 请求分页式基本原理7

1.2.5 页面淘汰8

第2章 进程管理10

2.1 进程概述10

2.1.1 进程的概念10

2.1.2 进程的组成10

2.1.3 进程的状态及其变化11

2.2 进程控制块12

2.3 调度12

2.3.1 进程切换调度策略12

2.3.2 进程调度算法12

2.4 UNIX系统的进程调度14

2.4.1 进程的切换调度算法14

2.4.2 切换调度程序14

2.5 进程的控制14

2.5.1 进程的阻塞14

2.5.2 UNIX系统中的进程睡眠和唤醒15

2.5.3 进程的终止和等待终止15

2.6 进程的创建和映像改换16

2.6.1 进程的创建16

2.6.2 进程映像的改换16

2.7 线程18

2.7.1 进程和线程18

2.7.2 多线程18

2.7.3 线程的状态19

2.7.4 线程应用示例19

第3章 进程通信21

3.1 进程间互斥控制方法21

3.1.1 锁的表示和操作21

3.1.2 锁的安全控制21

3.2 信号量和semWait、semSignal操作23

3.3 信号量的应用24

3.3.1 利用信号量实现互斥24

3.3.2 两个进程间的同步24

3.3.3 生产者和消费者问题25

3.4 进程间的数据通信26

3.4.1 消息通信26

3.4.2 共享存储区27

3.4.3 Solaris门27

3.5 软中断和信号机构28

3.5.1 信号的产生与类型28

3.5.2 信号的处理方式及设置29

3.5.3 信号的传送30

3.6 死锁30

3.6.1 产生死锁的原因31

3.6.2 产生死锁的条件31

3.6.3 死锁的预防31

3.6.4 死锁的避免32

3.6.5 死锁的检测33

第4章 文件系统35

4.1 文件目录35

4.1.1 目录的内容35

4.1.2 目录的结构35

4.2 文件存储资源分配35

4.3 文件的系统调用36

4.3.1 文件的创建、打开、关闭和取消36

4.3.2 文件的读／写37

4.4 文件的标准子例程37

4.4.1 标准I/O的概念37

4.4.2 流文件的打开和关闭38

4.4.3 流文件的读／写39

4.5 UNIX文件系统的内部结构40

4.5.1 索引节点40

4.5.2 文件索引结构40

4.5.3 目录结构42

4.5.4 打开文件结构43

4.6 管道文件和管道通信45

4.6.1 管道文件45

4.6.2 管道的读／写和关闭45

4.6.3 有名管道46

第5章 UNIX系统和网络程序设计48

5.1 高级进程间通信48

5.1.1 消息通信48

5.1.2 共享内存49

5.1.3 信号灯50

5.2 远程进程间通信Socket51

5.2.1 Socket通信概述51

5.2.2 Socket系统调用52

5.3 UDP套接字编程54

5.3.1 UDP套接字的基本概念54

5.3.2 UDP套接字基本函数54

5.4 Solaris门通信55

5.5 RPC（远程过程调用）57

5.5.1 RPC概述57

5.5.2 RPC服务地址的获取57

5.5.3 rpcgen编程指南58

5.5.4 客户端身份验证59

第6章 Linux的动态内核模块机制60

6.1 操作系统的体系结构60

6.1.1 单体式结构60

6.1.2 微内核结构60

6.2 Linux的动态内核模块机制概述61

6.3 Linux内核模块的动态加载／卸载62

6.3.1 内核模块的动态加载62

6.3.2 内核模块的动态卸载62

6.4 Linux动态模块的开发与实现63

6.4.1 Linux模块的基本组成63

6.4.2 Linux内核模块的符号引用63

6.4.3 Linux内核模块的编译和运行模式63

6.4.4 Linux内核模块的调试和信息输出64

第2部分 实验指导书66

操作系统实验指导66

（一）实验的目的和要求66

（二）实验步骤66

（三）实验报告要求68

实验1 Linux虚拟存储器的实现69

实验2 可变分区存储管理72

实验3 请求分页系统页面淘汰算法75

实验4 进程调度算法77

（一）多级反馈队列调度算法77

（二）进程调度算法的实现79

实验5 进程和进程控制82

（一）进程控制和信号机制82

（二）生产者和消费者问题83

实验6 进程的数据通信86

（一）消息通信86

（二）共享内存和信号量87

实验7 并发线程和线程通信89

实验8 Linux消息队列的实现90

实验9 死锁实验93

（一）死锁的避免93

（二）死锁的检测94

实验10 文件系统的用户界面96

（一）文件复制96

（二）管道文件通信97

实验11 文件系统设计99

实验12 有名管道机制的实现102

实验13 Linux的内核模块扩展105

实验14 Linux的系统调用扩展108

实验15 Solaris门函数进程通信114

实验16 远程进程通信118

（一）TCP通信实验118

（二）UDP通信实验120

实验17 远程过程调用122

实验18 Shell程序设计124

实验19 嵌入式Linux系统的安装与引导126

实验20 操作系统安全128

（一）操作系统登录的可信路径128

（二）基于硬件标识的程序权限控制129

实验21 Linux的安全访问控制131

第3部分 部分实验参考解答134

实验1 Linux虚拟存储器实现参考解答134

实验3 请求分页系统页面淘汰算法参考解答139

实验4 进程调度算法参考解答146

（一）多级反馈队列调度算法146

（二）FCFS进程调度算法的实现159

实验5 进程和进程控制参考解答180

（二）生产者和消费者问题180

实验8 Linux消息队列的实现参考解答188

实验9 死锁实验参考解答208

（一）死锁的避免208

（二）死锁的检测215

实验11 文件系统设计参考解答222

实验13 Linux的内核模块扩展参考解答242

实验14 Linux的系统调用扩展参考解答248

实验19 嵌入式Linux系统的安装与引导参考解答267

实验20 操作系统安全参考解答270

（一）操作系统登录的可信路径270

（二）基于硬件标识的程序权限控制272

实验21 Linux的安全访问控制参考解答275

参考文献279