Linux实验报告.doc

中南大学

Linux系统实验报告

目 录

实验一····································3~9

实验二···································10~16

实验三··································17~17

实验一 Shell程序设计 
[ 实验目的 ]
理解Shell程序的设计方法;熟悉Shell程序的编辑、运行、调试方法与过程。 
[ 实验内容 ] 考勤模拟Shell程序设计
用shell设计一个考勤模拟程序，实现如下功能选择界面：
1.上班签到
2.下班签出
3.缺勤信息查阅
4.退出
考勤程序运行后，提示用户输入上述功能选择，并验证用户输入的用户名和密码；用户信息保存在userinfo.dat中。
如果是上班签到，记录签到信息，如果签到时间大于上午8时，则提示用户迟到，并记录该迟到信息到check.dat。
如果是下班签出，记录签出信息，如果签出时间小于下午6时，则提示用户早退，并记录该早退信息到check.dat。
如果用户选择缺勤信息查询，则将check.dat中对应该用户的迟到早退信息查出并显示。
用户选择功能执行完，shell程序继续回到功能选择界面等待下一个用户进行操作。

一、 实验分析

本实验是shell程序设计，主要目的是理解shell程序的设计方法以及熟悉shell程序的编辑、运行、调试方法与过程。
Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行。实际上Shell是一个命令解释器，它解释由用户输入的命令并且把它们送到内核。不仅如此，Shell有自己的编程语言用于对命令的编辑，它允许用户编写由shell命令组成的程序。Shell编程语言具有普通编程语言的很多特点，比如它也有循环结构和分支控制结构等，用这种编程语言编写的Shell程序与其他应用程序具有同样的效果。
本实验要求设计一个考情模拟的shell程序，按照题目要求，可将整个程序分为五个部分：main函数以及四个功能函数，及一个功能对应一个函数。

1、 上下班签到

将此函数定义为 check_in();根据题目要求，运行程序后首先要求用户输入用户名和密码，当用户名密码正确时才可进入，这就要用到shell编程中的变量，shell中的变量和C语言或是JAVA中的变量都有所不同，shell中的变量不需要事先声明，给一个变量赋值实际上就定义了一个变量，并且shell程序中的变量是无类型的。
我们定义两个变量name和password，由题目要求，用户名和密码需要由用户输入，因此我们定义的变量应该从键盘获取输入值，使用如下语句：
read name password;
我们在开发程序前应先创建一个文件userinfo.dat用于存放用户的用户名和密码，当用户输入用户名和密码后就要判断该用户是否合法。方法为从userinfo.dat文件中逐行读取数据，并判断是否与用户输入的用户名相同，当遇到相同的用户名时就表明该用户是合法的，可以退出文件的读取，转入判断该用户输入的密码是否正确。
从文件中逐行读取数据方法：
if test -e /home/poe/userinfo.dat
then
while read u_name u_password
do
if test "$name" = "$u_name"
then
break;
else
continue;
fi
done < /home/poe/userinfo.dat

用户名和密码正确后用户进入系统，系统显示用户签到成功，此时还要判断此时的时间是否大于上午8时，则提示用户迟到，并记录该迟到信息到check.dat。

2、 下班签出

将此函数定义为check_out() ，前面部分和上一个函数check_in()相同，都为判断用户输入的用户名和密码。不同之处在于记录签出信息，如果签出时间小于下午6时，则提示用户早退，并记录该早退信息到check.dat。

3、 缺勤信息查阅

将此函数定义为look()，首先还是判断该用户输入的用户名和密码是否正确。用户进入系统之后就要打印出该用户的签到信息，将check.dat中对应该用户的迟到早退信息查出并显示。
在这一步中，首先还是要从check.dat文件中逐行读取数据，不过并不直接打印，而是要等判断用户名后才能打印。
while read record
do
user=${record%% *};
if test "$user" = "$name"
then
echo "$record";
fi

done < /home/poe/check.dat

其中user=${record%% *};语句表示截取record字符串从左边起第一个空格前的字符串，也就是用户名，然后检查和该用户的用户名是否匹配，若匹配则打印否则读取下一条。

二、 实验源码

#! /bin/bash
function show(){
echo "-----------------Welcome to Attandance System--------------------";
echo "----------------- 1.check in --------------------";
echo "----------------- 2.check out --------------------";
echo "----------------- 3.late --------------------";
echo "----------------- 4.exit --------------------";
echo "Please input your choice:";
}

function check_in(){
echo "Please input your name and password:";
read name password;
if test -e /home/poe/userinfo.dat
then
while read u_name u_password
do
if test "$name" = "$u_name"
then
break;
else
continue;
fi
done < /home/poe/userinfo.dat
if test "$name" != "$u_name"
then
echo "Sorry,your name is wrong!";
elif test "$password" != "$u_password"
then
echo "Sorry,your password is wrong!";
else
echo "Congratulation! You are checked in at `date`";
if test `date +%H` -gt 8
then
echo "You are late!";
echo "$name Checked in at "+`date`+".Late!">> check.dat;
fi
fi
else
echo "There is no this file";
fi
}

function check_out(){
echo "Please input your name and password:";
read name password;
if test -e /home/poe/userinfo.dat
then
while read u_name u_password
do
if test "$name" = "$u_name"
then
break;
else
continue;
fi
done < /home/poe/userinfo.dat
if test "$name" != "$u_name"
then
echo "Sorry,your name is wrong!";
elif test "$password" != "$u_password"
then
echo "Sorry,your password is wrong!";
else
echo "Congratulation! You are checked out at "+`date`;
if test `date +%H` -lt 18
then
echo "You are early to leave!";

echo "$name Checked out at "+`date`+".Early!">>check.dat;
fi
fi
else
echo "There is no this file";
fi
}

function look(){
echo "Please input your name and password:";
read name password;
if test -e /home/poe/userinfo.dat
then
while read u_name u_password
do
if test "$name" = "$u_name"
then
break;
else
continue;
fi
done < /home/poe/userinfo.dat
if test "$name" != "$u_name"
then
echo "Sorry,your name is wrong!";
elif test "$password" != "$u_password"
then
echo "Sorry,your password is wrong!";
else
while read record
do
user=${record%% *};
if test "$user" = "$name"
then
echo "$record";
fi

done < /home/poe/check.dat
fi
else
echo "There is no this file";
fi
}

function main(){
clear;
show;
read choice;
case $choice in
1) check_in;;
2) check_out;;
3) look;;
4) exit;;
*) echo "Please input 1~4";;
esac

}

main;

三、 实验步骤及截图

进入终端，输入./attand.sh

实验2 Linux 高级程序设计-进程通信
1、实验目的
(1)了解Linux操作系统下应用程序开发流程
(2)掌握GNU工具链的使用
(3)了解Linux高级编程技巧（例如IPC机制、系统调用等）
2、实验内容
（1） 编写一个简单的C语言程序，编写Makefile文件。了解编译过程，并用gdb进行调试。
（2） 以下任选其一：
1. 编写一个多进程通信程序，采用Message Queue或shared Memory或者Pipeline File机制进行通信
2. 编写一个实现读者-写者问题的程序，用信号量机制
备注：读者-写者问题
设有一组共享数据DB和两组并发进程，一组进程只对此组数据执行读操作，另一组进程可对此组数据执行写操作（同时也可以执行读操作）。将前面一组进程称为读者，后一组进程称为写者。为了保证共享数据的完整性，要求：
（1）多个读者的操作可以同时进行
（2）多个写者的操作不可同时进行
（3）任何读者与写者的操作不可同时进行

3、实验要求
（1） 写出源程序，并编译运行
（2） 详细记录程序调试及运行结果

一、 Makefile思路分析
在本实验中编写输入学生人数及分数，计算学生的总成绩以及平均成绩的程序，源程序如下：

/*main.c*/
#include <stdio.h>
#include "chengji.h"
int main(){
int n,i;
float sum,avg;
printf("please input the number ofstudents:");
scanf("%d",&n);
float score[n];
for(i=0;i<n;i++){
printf("please input the score of student[%d]",i);
scanf("%d",&score[i]);
}
sum=fun_sum(score,n);
avg=fun_avg(score,n);
printf("the sum is %f,the avg is %f",sum,avg);

}

/*chengji.h*/
float fun_sum(float array[],int n);
float fun_avg(float array[],int n);

/*fun_sum.c*/
float fun_sum(float array[],int n){
float sum=0.0;
for(int i=0;i<n;i++)
sum+=array[i];
return sum;
}

/*fun_avg.c*/
float fun_avg(float array[],int n){
float avg=0.0;
for(int i=0;i<n;i++)
avg+=array[i];
avg/=n;
return avg;
}

Makefile文件如下：
main:main.o fun_sum.o fun_avg.o
gcc main.o fun_sum.o fun_avg.o -o main
main.o:main.c chengji.h
gcc main.c -c
fun_sum.o:fun_sum.c
gcc fun_sum.c -c
fun_avg.o:fun_avg.c
gcc fun_avg.c -c

运行结果如下：

二、 读者-写者思路分析
读写信号量的特点是：
1. 同一时刻最多有一个写者（writer）获得锁；
2. 同一时刻可以有多个读者（reader）获得锁；
3. 同一时刻写者和读者不能同时获得锁；
由于读者可以同时获得锁，因此提高了系统的并发程度，进而提高了系统的性能。

源程序如下：
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

// 定义数据类
class data
{
public:
data(int i, float f):
I(i), F(f)
{}

int I;
float F;
};

// 读者写者读写的内容
data *p_data = NULL;

pthread_rwlock_t lock;

// 写者数目
const int WRITER_NUMBER = 2;

void *reader(void *arg);
void *writer(void *arg);

int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t reader_tid;
pthread_t writer_tid[WRITER_NUMBER];

pthread_create(&reader_tid, NULL, reader, NULL);
for (int i = 0; i < WRITER_NUMBER; ++i)
{
pthread_create(&writer_tid[i], NULL, writer, (void *)i);
}

sleep(1);

return 0;
}

void *reader(void *arg)
{
long id = (long)arg;

pthread_detach(pthread_self());

while (true)
{
pthread_rwlock_rdlock(&lock);
printf("reader %d is reading the data; ", id);
if (p_data == NULL)
{
printf("the data is NULL\n");
}
else
{
printf("the data is (%d, %f)\n", p_data->I, p_data->F);
}
pthread_rwlock_unlock(&lock);
}
return (void *)0;
}

void *writer(void *arg)
{
pthread_detach(pthread_self());

while (true)
{
pthread_rwlock_wrlock(&lock);
printf("writer is writing the data; ");
if (p_data == NULL)
{
p_data = new data(1, 1.1f);
printf("writer create the data (%d, %f)\n", p_data->I, p_data->F);
}
else
{
delete p_data;
p_data = NULL;
printf("writer free the data\n");
}
pthread_rwlock_unlock(&lock);
}
return (void *)0;
}

实验三： Proc文件系统
【实验目的】本实验作业将通过Proc文件系统观察整个系统的一些重要特征，并要求编写一个程序，利用Proc文件系统获得和修改系统的各种配置参数。
【实验内容】
1、以超级用户的身份登录Linux系统，并进入/proc目录，输入ls命令，查看该目录下的内容，同时查看每个文件的读、写权限。并回答下列问题：
Ø CPU的类型和型号
1 Intel(R) Core(TM) i3-2350M CPU @ 2.30GHz

Ø 所使用的Linux的版本

Linux ubuntu 4.8.0-52-generic #55~16.04.1-Ubuntu SMP Fri Apr 28 14:36:29 UTC 2017 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

Ø 从启动到当前时刻经过的时间

Ø 当前内存状态

2、 编写一个程序，用来获得内核参数（任意的参数均可）

3、编写一个程序，用来修改内核参数（任意的参数均可）