北邮操作系统实验三文件系统和设备管理LJ.docx

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北邮操作系统实验三文件系统和设备管理LJ

操作系统

实验三文件系统和设备管理

作者：

北邮

班级

2009211309

学院（系）：

计算机学院

专业：

指导教师：

分数：

目录

1.实验目的2

2.实验要求2

3.具体实现2

3.1.LINUX下串口的非阻塞读写程序……2

3.2.模块……3

3.3实现一个procfs文件系统的模块…………………………7

4.实验心得……………………………………………………………

5.附录源代码9

1.

实验目的

了解LINUX下文件系统和I/O的实现，了解其中模块的设计。

2.项目要求

（a）实现一个LINUX下串口的非阻塞读写程序。

（b）了解LINUX下模块的实现方式，及相应的编译和安装及卸载过程。

实现一个模块，在模块安装时可打印信息（Hello）和卸载时打印信息（Goodbye）.

（c）实现一个procfs文件系统的模块。

3.具体实现

3.1LINUX下串口的非阻塞读写程序

在Linux下串口文件是位于/dev下，串口一为/dev/ttyS0，串口二为/dev/ttyS1打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作：

intfd;

/*以读写方式打开串口*/

fd=open（"/dev/ttyS0",O_RDWR）;

if（-1==fd）{

/*不能打开串口一*/

perror（"提示错误！

"）;

}

在使用时还应当设置串口、读写串口、关闭串口等，通过查阅资料实现了对串口的读写

代码见附录

3.2模块

 模块是具有独立功能的程序，它可以被单独编译，但不能独立运行。

它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行，这与运行在用户空间的进程是不同的。

模块通常由一组函数和数据结构组成，用来实现一种文件系统、一个驱动程序或其他内核上层的功能。

首先在电脑里编写一段C语言代码，hello.c。

代码如下

分析：

（1）在内核模块的开始一部分，跟C语言的一般程序一样，是模块所需要的头文件。

（2）模块许可证声明，这部分是必须有的。

模块许可证（LICENSE）声明描述内核模块的许可权限，如果不声明LICENSE，模块被加载时，将收到内核被污染（kerneltainted）的警告。

大多数情况下，内核模块应遵守GPL兼容许可权。

Linux2.6内核模块最常见的是以MODULE_LICENSE（"DualBSD/GPL"）语句声明模块采用BSD/GPL双LICENSE。

（3）模块加载函数，这部分是必须的。

模块加载函数必须“module_init（函数名）“的形式被指定。

它返回整形值，若初始化成功，应返回0。

在上面那个例子当中，hello_init（）函数就是模块加载函数需要执行的，主要是打印一条信息。

（4）跟模块加载函数相对应的就是模块卸载函数，这部分也是必须的。

模块卸载函数在模块卸载的时候执行，不返回任何值，必须以“module_exit（函数名）“的形式来指定。

在上面的例子中，hello_exit（）函数就是模块卸载函数需要执行的，只要是打印了一条退出信息。

（5）函数最后的一部分，是模块声明与描述部分。

这部分可有可无。

在Linux内核模块中，我们可以用

MODULE_AUTHOR,MODULE_DESCRIPTION,MODULE_VERSION,MODULE_DEVICE_TABLE,MODULE_ALIAS分别声明模块的作者、描述、版本、设备表和别名。

（6）module_init（）是驱动程序初始化的入口点。

它就相当于c语言程序中的main（）函数。

对于内置的模块，内核在引导时调用该引导点，对于可加载模块则在模块插入到内核时才调用。

（7）模块加载函数和模块卸载函数中都用到了printk（）函数，该函数是由内核定义的，功能与C库中的printf（）类似，它把要打印的信息输出到终端或系统日志中。

其次，编写Makefile文件，通过它来管理一个庞大的项目是再好不过的。

下面我们就在刚才.c文件目录下编写一个Makefile文件。

对应的代码如下：

pwd是获得当前的相对路径，然后就是获得当前的内核版本号，我们可以用uname-r命令，这样我们就获得了当前内核的绝对路径。

这样做的一个好处，就是你可以在不同的内核版本中进行移植，而且可读性也增强了。

有了Makefile文件后，就离成功不远了。

在.c文件的同一目录下，执行make命令，系统会在当前目录下生成各种文件。

其中就有与之相关的.o和.ko文件。

hello.ko就是模块目标文件。

到此，模块编译好了。

截图如下：

模块编译好了，但是还不能为我们工作。

下面就是将目标模块插入到内核和从内核中删除。

这里需要用到两个命令，insmod和rmmod我们光看这两个命令单词就能猜出他们的意思。

输入命令：

sudoinsmodhello.ko。

要看信息必须要进入到日志文件中，可输入命令进到系统日志：

dmesg，会发现有一条信息，HelloWorld，说明我们刚才编写的模块已经插入到内核当中了。

接下来输入命令：

sudormmodhello.ko。

再输入命令打开系统日志，我们会发现在会有一个新的信息Goodbye，这说明我们的模块卸载成功。

至此，实现一个模块，在模块安装时可打印信息（Helloworld）和卸载时打印信息（Goodbye）完成

3.3实现一个procfs文件系统的模块

/proc文件系统是在LINUX系统中的一个特殊部分，它并不属于任何应用的文件系统，它的主要作用是用于用户与系统的参数交换，但使用更多的是通过/proc系统中的文件内容来查看系统当前运行状态。

程序中主要是要靠调用LINUX提供的系统函数来创建表项和文件夹，并且通过修改读写函数的指针，可以实现对于该文件读写的重调用。

其中，建立文件和文件夹的函数是：

staticstructproc_dir_entry*mydir;

staticstructproc_dir_entry*pfile;

staticintmyproc_write（structfile*,constchar__user*,

unsignedlong,void*）

staticintmyproc_read（char*,char**,off_t,

int,int*,void*）

编写Makefile文件，和上面的类似，这里就不过多赘述。

编写编译procfc_模块,：

生成如下文件：

在/procfc_os中创建mydir文件夹

4实验心得

（a）在实验中初步学习了LINUX串口编程，了解了各个函数的功能。

因为硬件的关系，故只是模拟了串口的写入及读出。

实际中应该将两个串口相连来实现

（b）本次实验中亲自动手实践了LINUX内核的模块编程，并初步了解了内核模块在LINUX内核中的位置和运行方式。

加强了对linux模块的了解

（c）本次实验中结合内核模块的编程方式，通过上网查找资料及去图书馆借阅书籍，学会写PROC文件系统的文件。

5附录（3.1及3.3的原程序）

5.1

#include

#include

#include

#include

#include

intmain（）

{

intfd,flag,wr_num=0,rd_num=0;

charsend_buf[512],recv_buf[512];

while

（1）

{

fd=open（"/dev/minttyS0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY）;

if（fd==-1）

printf（"cannotopentheCOM1!

\n"）;

else

{

fcntl（fd,F_SETFL,0）;

printf（"openInput-serialportsuccessfully!

\n"）;

printf（"Input:

\n"）;

scanf（"%s",send_buf）;

wr_num=write（fd,send_buf,sizeof（send_buf））;/*先写入*/

if（wr_num>0）

printf（"writesuccess!

\n\n"）;

else

printf（"writefail!

\n\n"）;

sleep

（1）;

}

close（fd）;

fd=open（"/dev/minttyS0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY）;

if（fd==-1）

printf（"cannotopentheCOM2!

\n"）;

else

{

fcntl（fd,F_SETFL,0）;

printf（"openOutput-serialportsuccessfully!

\n"）;

rd_num=read（fd,recv_buf,sizeof（recv_buf））;/*再读出*/

if（rd_num>0）

{

recv_buf[rd_num]='\0';

printf（"wecanread\"%s\"fromtheCOM1.total:

%dcharacters\n\n",recv_buf,rd_num）;

}

else

printf（"readfail!

\n"）;

sleep

（2）;

}

close（fd）;

}

}

5.2

#include

#include

#include

staticstructproc_dir_entry*mydir;

staticstructproc_dir_entry*pfile;

staticcharmsg[255];

staticintmyproc_read（char*page,char**start,off_toff,intcount,int*eof,void*data）

{

intlen=strlen（msg）;

if（off>=len）

return0;

if（count>len-off）

count=len-off;

memcpy（page+off,msg+off,count）;

returnoff+count;

}

staticintmyproc_write（structfile*file,constchar__user*buffer,unsignedlongcount,void*data）

{

unsignedlongcount2=count;

if（count2>=sizeof（msg））

count2=sizeof（msg）-1;

if（copy_from_user（msg,buffer,count2））

return-EFAULT;

msg[count2]='\0';

returncount;

}

staticint__initmyproc_init（void）

{

mydir=proc_mkdir（"mydir",NULL）;

if（!

mydir）{

printk（KERN_ERR"Can'tcreate/procfc_os/mydir\n"）;

return-1;

}

pfile=create_proc_entry（"Pool",0666,mydir）;

if（!

pfile）{

printk（KERN_ERR"Can'tcreate/procfc_os/mydir/pool\n"）;

remove_proc_entry（"mydir",NULL）;

return-1;

}

pfile->read_proc=myproc_read;

pfile->write_proc=myproc_write;

return0;

}

staticvoid__exitmyproc_exit（void）

{

remove_proc_entry（"pool",mydir）;

remove_proc_entry（"mydir",NULL）;

}