操作系统实验（复习）操作系统实验（复习）

(1)

操作系统实验（复

习）

(2)

考试考什么？

• 常见的 shell 命令

• Linux 系统内核知识

• 三个实验中涉及到的知识

• 阅读内核代码的能力

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常见 Linux 命令

• 目录类 : pwd 、 cd 、 ls 、 ln 、 . 、 .. 、 ~

• 权限类： chmod, chown

• 解压类： tar/gzip –c/x

• 搜索类： grep 、 find, find . -name "*.h" –print

• 设备类： mount 、 unmount

• 进程类： ps 、 top 、 kill

• 文件类： echo 、 cat 、 touch 、 mkdir

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Linux 内核知识－基础

• 在大部分公司发行的 Linux 系统中，默认的 shell 是： bash

• 哪个命令可以用来查看 Linux kernel 版本信息 : un ame

• 在创建 Linux 分区时，至少要创建的两个分区是 : Swap/root

• 哪一个只是在内核运行时存在的 : proc

• Linux 的内核受严格保护，与进程的用户态代码几

乎隔绝。若想从用户态进入内核态，可以通过 : i

nt 0x80

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Linux 内核知识－系统相关

• Linux 2.6 内核相对于 2.4 内核来说很多方面得到了很大的改进，请问下面的哪一个结构与内核堆栈放在一起？

• A. thread_info B. files_struct C. mm_struct D. ta sk_struct

• Linux 操作的进程调度，没有采纳算法的思想。

• A. SJF B. Round Robin C. priority D. FIFO

• Linux 内核源代码编译后，生成的 image 文件，其文

件名

• A. 必须是 bzImage B. 必须是 vmlinuz C ．任意字符

串 D ．必须是 image

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Linux 内核知识－系统相关

• Linux 设备的第一个扇区，也就是读取最前面的 ____ 个字节，叫做主引导扇区 MBR

• A. 1M B. 512K C. 512 D. 1024

• MBR 的最后两个字节是和

• A. 0x55,0xaa B. 0xFF, 0xFF C. 0x00,0x00, D. 0x80,0x80

• 一个硬盘最多只能有 __ 个一级分区，又叫做 " 主分区 ”

• A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

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Linux 内核知识 —— 寄存器

• 在 Linux 的缺页中断响应程序中，引起缺页的虚拟地址存放在哪个寄存器中 ?

• A. CR0 B. CR3 C. CR1 D. CR2

• 在 Linux 的进行 system call 处理时，系统调用号存在那个寄存器中？

• A. EAX B. SS C. DS D. ES

• 内核可以快速的找到一个进程的 task_struct 地址

，可以将那个寄存器内容和 0xffffe000 进行与

• A. EAX B. ESP C. DS D. CS

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Linux 内核知识 —— 寄存器

• Linux 内核中 CPU 执行的下一条代码地址存在那个寄存器上

• A. EAX B. SS C. EIP D. ESP

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Linux 内核知识 —— 进程管理

• 下面的哪一个结构可以被称为进程控制块 PCB (Process Con trol Block) 的最重要结构 ?

• A. struct mm_struct B. struct pcb C. struct thread_info D. struct t ask_struct

• 在 task_struct 结构中，下面的哪一个字段不是用来表示进程的状态？

• A. volatile long state B. unsigned int flags C. int exit_state D. pi d_t exit_flags

• 在 task_struct 结构中，哪一个字段表示进程的静态优先级

• A. nice B. rt_priority C. priority D. counter

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Linux 内核知识 —— 进程管理

• 如要遍历所有进程，？处应该填入

for (p = & ？ ; (p = p->next_task) != & ？ ; )

• A. current B. init_taskC. prev_task D. init

• 注意：

#include <stdio.h>

main( ) {

execl(“/bin/ls”,”ls”,”-l”,0);

printf(“Can only get here on error/n”);

}

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Linux 内核知识 —— 进程管理

• 众多版本的 fork 函数，都会调用 do_fork 函数来做实际的工作，其中不包括：

• A. 把父进程 task_struct 的值全部赋给子进程 task_st ruct

• B. 检查是否超过了资源限制

• C. 共享或复制父进程文件处理、信号处理及进程虚

拟地址空间等资源

• D. 初始化子进程的 counter 值为 0

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Linux 内核知识 —— 内存管理

• 多个进程的 32 位 Linux 内核中，虚存的管理是如何的？

• A. 内核占有 3-4G 空间，其他进程共享 1-3G

• B. 内核占有 3-4G 空间，其他每个进程独自占有 1-3 G

• C. 所有进程共享 1-4G 空间

• D. 用户空间进程可以访问 1-4G 全部虚存地址

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Linux 内核知识 —— 内存管理

• Linux 的每个进程都有若干个 VMA （ vm_area_stru ct ）结构，下面哪个不是正确描述 VMA 的 ?

• A ．不能出现两个地址连续的 VMA 。

• B ． VMA 结构中的 vm_ops 是指向 vm_operations_struc t 结构体的指针，该结构体中包含着指向各种操作的函数的指针。

• C ． VMA 是虚存空间中一个连续的区域，在这个区域中的信息具有相同的操作和访问特性

• D ．一个进程的 VMA 互不重叠， Linux 内核为每个进程维护了一棵红黑树 (Red Black Tree) ，以保证搜索速度

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Linux 内核知识 —— 内存管理

• Linux 能够在几乎所有类型的 CPU 上面运行。在 I NTEL 386 架构上运行时 ____ 。

• A ．它利用其 MMU 的 paging 机制；它不用其 segme ntation 机制，只是不得不做了规定动作 “ ”

• B ．它利用其 MMU 的 paging 机制，也利用其 segme ntation 机制

• C ．它不用其 MMU 的 paging 机制；它不用其 segme ntation 机制，只是不得不做了规定动作 “ ”

• D ．它不用其 MMU 的 paging 机制，但利用其 segme

ntation 机制

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Linux 内核知识 —— 内存管理

• Linux 进程的页表，由页目录表依次索引。而普通进程（注意，不是内核线程）的页目录表则由进程 PCB 的取得。

• A. pgd 指针 B. mm 指针 C. active_mm 指

针 D. CR3

• Linux 内存管理子系统采用基于内存区域算法来管理物理页帧的分配和回收。

• A ．伙伴（ Buddy ） B ． Slab 分配器 C ． LR

U D. 位示图

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Linux 内核知识 —— 内存管理

• Linux 使用 slab 分配器的主要目的？

• A ．为申请不足一页帧的小对象（缓冲）申请与释放

物理内存，以减少碎片。

• B. 为了更加快速申请与释放物理内存。

• C ．为申请多个连续的物理页帧而设置。

• D. 用伙伴（ buddy ）系统申请和释放内存需要花费

很多时间。

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Linux 内核知识 —— 内存管理

• Linux 将内存分为若干的区域，其中只有 Normal _Zone 可以直接访问，它占内存的位置为：

• A. 0-1G

• B. 16MB-1G

• C. 16MB-896MB

• D. 0-896MB

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Linux 内核知识 —— 文件管理

• 文件对象 file 表示进程已打开的文件，只有当文件被打开时才在内存中建立 file 对象的内容。该对象由 open() 系统调用创建，由 close() 系统调用销毁。文件 file 被进程 P1 打开 2 次，进程 P2 打开 1 次，请问在内存中有几个 file 对象？

• A. 1 B. 2 C. 3 D. 不确定

• 下面的哪一个结构被称为内存 FCB (File Control Blo ck)?

• A. struct dentry B. struct pcb C. struct file D. struct i

node;

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Linux 内核知识 —— 文件管理

• ext2/ext3 文件系统的实现机理，采用的是 _____

。

• A ． contiguous allocation B ． linked allocation

• C ． indexed allocation D ．一种 B 和 C 的组合

• 用 ln 命令生成了一个符号链接 new ，指向文件 old 。如果你将文件 old 删除了，是否还能够通过 new 访问文件 old 中的数据？

• A ．仍然可以访问 B ．不可能再访问到

• C ．能否访问取决于 new 的所有者 D ．能

否访问取决于 new 的权限

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Linux 内核知识 —— 文件管理

• 下面的哪一个结构是描述 VFS 的一个目录项 ?

• A. struct inode B. struct file C. struct dentry D. struct dir_entry

• 当某个文件执行第一次打开操作时，读入内存的是哪一项的？

• A. 引导记录 B. 超级块（ superblock ） C. 文件

的 inode 信息 D. 文件数据

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Linux 内核知识 —— 文件管理

• 文件对象 file1 ， file2 表示进程已打开的文件，

假设 file2 其时是 file1 的一个链接文件。那么文件 file1 被进程 P1 打开 2 次，文件 2 被进程 P2 打开 1 次，请问在内存中有几个 dentry 和几个 i node 对象？

• A. 1, 1

• B. 2, 1

• C. 3, 1

• D. 3, 2

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Linux 内核知识 —— 文件管理

• 调用 open 打开一个文件后，系统会返回一个文件描述符，该描述符说法错误的是：

• A. files_struct 里面的打开文件数组 fd 下标

• B. 同一个文件打开多次有同样的描述符

• C. 描述符是按照顺序递增

• D. 一个进程最多打开 256 个文件

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Linux 内核知识 —— 文件管理

• 字符设备文件和块设备文件。 Linux 把对设备的 I/O 作为对文件的读取 / 写入操作内核提供了对设备处理和对文件处理的统一接口。

• fd0 (for floppy drive 0)

• hda (for harddisk a)

• lp0 ( for line printer 0)

• tty(for teletype terminal)

• 管道 (PIPE) 文件：用于在进程间传递数据。 Linux 对管道的操作与文件操作相同，它把管道做为文件进行处理。

• 链接文件：又称符号链接文件，它提供了共享文件的一种方法

。

• socket 文件

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Linux 内核知识 —— misc

• Makefile

TARGET = helloworld

KDIR = /lib/modules/$(shell uname -r)/build PWD = $(shell pwd)

obj-m += $(TARGET).o default:

make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

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Linux 内核知识 —— misc

• 安装／卸载内核模块

• insmod 命令加载模块

# insmod helloworld.ko Hello World!

• 使用 lsmod 命令查看模块

# lsmod

Module Size Used by helloworld 464 0 (unused)

…

• rmmod 命令卸载模块

# rmmod helloworld

Goodbye!

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Linux 内核知识 —— misc

• /sbin/init

• init 进程首先读取文件 /etc/inittab ，它是运行级别的设置文件

/etc/rc0.d /etc/rc1.d /etc/rc2.d /etc/rc3.d /etc/rc4.d /etc/rc5.d /etc/rc6.d

$ ls -l /etc/rc2.d

README

S01motd -> ../init.d/motd S13rpcbind -> ../init.d/rpcbind

S14nfs-common -> ../init.d/nfs-common

S16binfmt-support -> ../init.d/binfmt-support S16rsyslog -> ../init.d/rsyslog

S16sudo -> ../init.d/sudo

S17apache2 -> ../init.d/apache2 S18acpid -> ../init.d/acpid

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Linux 内核知识 —— misc

• System call

#define _syscall3(type,name,type1,arg1,type2,arg2,type3,arg3) \

type name(type1 arg1,type2 arg2,type3 arg3) \

参数 ^{参数在堆栈的位置} ^{传递参数的寄存器}

arg1 00(%esp) ebx

arg2 04(%esp) ecx

arg3 08(%esp) edx

arg4 0c(%esp) esi

arg5 10(%esp) edi

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Linux 内核知识 —— misc

• Linux 2.6 的进程设置 140 个优先级。实时进程优先级为 0-99 ，普通进程优先级 100-139 的数。 0 为最高优先权， 139 为最低优先权。

• 优先级分为静态优先级和动态优先级

• 调度程序根据动态优先级来选择新进程运行

• static_prio 静态优先级

• 与 2.4 版本中的 nice 值意义相同，但取值区间不同，是用户可影响的优先级

• 通过 set_user_nice() 来改变

• static_prio= MAX_RT_PRIO + nice + 20

• MAX_RT_PRIO 定义为 100

• prio 动态优先级

• 普通进程： prio = max (100, min ( static priority - bonus + 5, 139))

• 实时进程计算更加复杂

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Linux 内核知识 —— misc

• 调度队列

struct prio_array{

unsigned int nr_active; /* 本进程组中的进程数 */

unsigned long bitmap[BITMAP_SIZE];/* 加速 HASH 表访问的位图快速定位第一个非空的就绪进程链表 */

struct list_head queue[MAX_PRIO];/* 以优先级为索引的 HA SH 表 */

}

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Linux 内核知识 —— misc

• 3 种用户和 3 种访问权限：

• 用 ls -l 或 ls -ld 命令显示文件的访问权限：

-rwxr--r-- 1 sarwar faculty 163 may 05 23:13 temp

文件类型访问权限

链接计数所有者文件日期时间文件名所在组大小

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三个实验中用到的知识

• 一个设备名为 /dev/sdb 的 usb 盘， U 盘的文件系统为 FAT32 ，安装到 Linux 系统的 /mnt/usb 目录下的命令是？

• A ． mount –t vfat /dev/sdb /mnt/usb

• B ． mount –t fat32 /dev/sdb /mnt/usb

• C ． mount –t vfat /mnt/usb

• D ． mount –t fat32 /mnt/usb

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三个实验中用到的知识

• 试图新增一个系统调用，但是修改内核代码遇到了错误。为了找出 bug ，可以

• A. 用 printf(“whatever I like to check\n”); 然后从终端查看输出结果

• B. 用 printf(“whatever I like to check\n”); 然后从 /var/l og/messages 查看输出结果

• C. 用 printk(“whatever I like to check\n”); 然后从终端查看输出结果

• D. 用 printk(“whatever I like to check\n”); 然后从 /var/

log/messages 查看输出结果

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三个实验中用到的知识

• 编译内核，在输入命令 make install 后 , 启动的映像文件存在哪个目录中。

• A. arch/i386/boot B. arch/i386/image

• C. boot/grub D. /boot

• 下面哪一个是编译内核时的内核配置文件名？

• A. .config B. .configure

• C. makefile D. Makefile

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三个实验中用到的知识

• 实验中既用到 printk() ，又用到 printf() 。如下阐述，哪个最准确？

• A. printf() 在进程用户态使用， printk() 在进程内核态使用

• B. printf() 将输出结果显示在 terminal ， printk() 将结果输出至 kernel ring buffer

• C. A 和 B 都正确

• D. A 和 B 都不正确

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三个实验中用到的知识

• 在添加一个文件系统实验中，使用如下命令进行测试（开始的数字为行号），假设使用 mount 命令有足够的权限，请回答下面两个问题：

1. dd if=/dev/zero of=myfs bs=2M count=1 2. /sbin/mkfs.ext2 myfs

3. ./changeMN myfs

4. mount –t myext2 –o loop ./fs.new /mnt 5. mount

6. umount /mnt

7. mount –t ext2 –o loop ./fs.new /mnt

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三个实验中用到的知识

• 第 1) 行命令的功能是。

• A. 创建一个新的文件 myfs

• B. 把大小为 2M 字节的文件 /dev/zero 复制到 myfs

• C. 创建大小为 1M 字节的，名字为 myfs 的，内容全为 0 的文件

• D. 创建大小为 2M 字节的，名字为 myfs 的，内容全

为 0 的文件

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三个实验中用到的知识

• 第 2) 行命令的功能 _____ 。

• A ．创建一个新的文件 myfs

• B ．把 myfs 格式化成 ext2 文件系统

• C ．把 myfs 格式化成 myext2 文件系统

• D ．在硬盘上建立一个卷号为 myfs 的 ext2 分区

• 哪一行命令会产生错误信息 ?

• A. 第 4) 行 B. 第 5) 行

• C. 第 6) D. Line 7)

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阅读内核代码的能力

define nr_syscalls ((syscall_table_size)/4) /* LINE A */

#include “syscall_table.S”

syscall_table_size = (.-sys_call_table)

而源文件 arch/i386/kernel/syscall_table.S” 的所有程序行为：“ ENTRY(sys_call_table)

.long sys_restart_syscall /* 0 - old "setup()" system call, used for restarting */

.long sys_exit .long sys_fork

…………

.long sys_ppoll

.long sys_unshare /* 310 */ /* 文件 syscall_table.S最后一行 */

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阅读内核代码的能力

• 在 Linux 中，使用 task_struct 结构来表示一个进程，每个进程都有自己独立的 task_struct 。简要分析 task_struct 结构中下列 8 个字段的含义

volatile long state unsigned long flags;

struct files_struct *files unsigned long policy;

struct mm_struct *mm int pid

int prio, static_prio;

char comm[TASK_COMM_LEN]

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