一、上机目的1.掌握Ubuntu Linux系统安札UN个、常用命令使用2.掌握Ubuntu Linux ApacheWeb服务器配置方法，并且测试3.了解Shell编程，掌握命令行方式和CodeBlock编译环境运行程序4.了解Linux系统内核代码结构：掌握如何往Linux内核中添加系统调用程序；编译系统内核；编程实现自添加的系统调用
二、上机环境1.Ubuntu Linux2.编程环境：Linux GCC和CodeBlocksIDE 三、上机内容及操作3.1上机一 UbuntuLinux系统安札UN个以及常用命令3.1.1 Ubuntu Linux系统安装下载Ubuntu16.04版本，然后在VMware虚拟机里面安装Linux3.1.2 Ubuntu常用命令3.1.2.1 Linux的管理员登录su登录系统管理员sudo passwd root重置系统管理员密码3.1.2.2 Linux命令格式命令 [选项] [处理对象]例： ls lamydir注意：（1）命令一般是小写字串。注意大小写有别（2）选项通常以减号，再加上一个或数个字符表示，用来选择一个命令的不同操作（3）同一行可有数个命令，命令间应以分号隔开（4）命令后加上&可使该命令后台（background）执行3.1.2.3 常用命令1、目录操作和 DOS 相似，Linux 采用树型目录管理结构，由根目录（/）开始一层层将子目录建下去，各子目录以 / 隔开。用户 login 后，工作目录的位置称为 home directory，由系统管理员设定。‘~’符号代表自己的 home directory，例如 ~/myfile 是指自己 home目录下 myfile 这个文件。Linux 的通配符有三种：’*’和 ’?’ 用法与 DOS 相同， ‘‘代表区间内的任一字符，如 test[05]即代表 test0，test1，……，test5 的集合。（1）显示目录文件 ls执行格式： ls [atFlgR][name] (name 可为文件或目录名称)例： ls 显示出当前目录下的文件ls a显示出包含隐藏文件的所有文件ls t按照文件最后修改时间显示文件ls F显示出当前目录下的文件及其类型ls l显示目录下所有文件的许可权、拥有者、文件大小、修改时间及名称ls lg同上ls R显示出该目录及其子目录下的文件注:ls与其它命令搭配使用可以生出很多技巧(最简单的如"ls -l | more")，更多用法请输入ls --help查看，其它命令的更多用法请输入命令名 --help 查看.（2）建新目录 mkdir执行格式： mkdir directoryname例： mkdir dir1 (新建一名为dir1 的目录)（3）删除目录 rmdir执行格式： rmdir directoryname或 rm directoryname例：rmdir dir1 删除目录 dir1，但它必须是空目录，否则无法删除rm rdir1 删除目录 dir1 及其下所有文件及子目录rm -rf dir1 不管是否空目录，统统删除，而且不给出提示,使用时要小心（4） 改变工作目录位置 cd执行格式： cd [name]例： cd 改变目录位置至用户 login 时的 working directorycd dir1 改变目录位置，至dir1目录cd ~user 改变目录位置，至用户的workingdirectorycd .. 改变目录位置，至当前目录的上层目录cd ../user 改变目录位置，至上一级目录下的user目录cd /dir-name1/dir-name2 改变目录位置，至绝对路径（Full path）cd - 回到进入当前目录前的上一个目录（5）显示当前所在目录 pwd执行格式： pwd（6）查看目录大小 du执行格式： du [s]directory例： du dir1 显示目录 dir1 及其子目录容量（以 kb 为单位）du sdir1 显示目录 dir1 的总容量（7）显示环境变量echo $HOME 显示家目录echo $PATH 显示可执行文件搜索路径env 显示所有环境变量(可能很多,最好用"env | more","env |grep PATH"等)（8）修改环境变量，在bash下用export,如：export PATH=$PATH:/usr/local/bin想知道 export 的具体用法，可以用shell 的 help 命令：help export2、文件操作（1）查看文件(可以是二进制的)内容 cat执行格式：cat filename 或more filename 或 cat filename|more例： cat file1 以连续显示方式，查看文件 file1 的内容more file1或 cat file1|more 以分页方式查看文件的内容（2）删除文件 rm执行格式： rm filename例： rm file?rm f*（3）复制文件 cp执行格式： cp [r]source destination例： cp file1 file2 将file1 复制成 file2cp file1 dir1 将 file1 复制到目录 dir1cp /tmp/file1 将 file1 复制到当前目录cp /tmp/file1 file2 将 file1 复制到当前目录名为 file2cp –r dir1 dir2(recursive copy)复制整个目录。（4）移动或更改文件、目录名称 mv执行格式： mv source destination例： mv file1 file2 将文件file1，更名为 file2mv file1 dir1 将文件 file1，移到目录 dir1 下mv dir1 dir2（5）比较文件(可以是二进制的)或目录的内容 diff执行格式： diff [r]name1 name2 (name1、name2 同为文件或目录)例： diff file1 file2 比较file1 与 file2 的不同处diff rdir1 dir2 比较 dir1 与 dir2 的不同处（6）文件中字符串的查找 grep执行格式：grep string file例： grep abc file1 查找并列出串 abc 所在的整行文字（7）文件或命令的路径寻找执行格式一：whereis command 显示命令的路径执行格式二：which command 显示路径及使用者所定义的别名执行格式三：whatis command 显示命令的功能摘要执行格式四：find search pathnamefilename print搜寻指定路径下某文件的路径执行格式五：locate filename根据系统预先生成的文件/目录数据库(/var/lib/slocate/slocate.db)查找匹配的文件/目录,查找速度很快,如果有刚进行的文件改变而系统未到执行定时更新数据库的时间,可以打入updatedb命令手动更新。（8）建立文件或目录的链接 ln例: ln source target1 建立source文件(已存在)的硬链接,命名为target1ln -s source target2 建立source文件的符号链接,命名为target23、系统询问与权限口令（1）查看系统中的使用者执行格式： who（2）查看 username执行格式： who amI 查看自己的 username（3）改变自己的 username 的帐号与口令 su执行格式： suusername例： suusername 输入帐号password输入密码（4）文件属性的设置 chmod改变文件或目录的读、写、执行的允许权执行格式： chmod[R]modename其中：[-R]为递归处理,将指定目录下所有文件及子目录一并处理mode为3-8位数字，是文件/目录读、写、执行允许权的缩写(r:read,数字代号为"4", w:write,数字代号为"2", x:execute,数字代号为"1")mode： rwx rwx rwxusergroup other缩写： (u) (g)(o)例：chmod 755dir1 将目录dir1设定成任何人皆有读取及执行的权利，但只有拥有者可作写修改。其中7=4+2+1,5=4+1chmod700 file1 将 file1 设为拥有者可以读、写和执行chmodo+x file2 将 file2，增加拥有者可执行的权利chmodg+x file3 将 file3，增加组使用者可执行的权利chmodorfile4 将 file4，除去其它使用者可读取的权利（5）改变文件或目录所有权 chown执行格式： chown[R]usernamename例： chownuser file1 将文件 file1 改为 user 所有chownRuserdir1 将目录dir1及其下所有文件和子目录，改为user 所有（6）检查用户所在组名称 groups执行格式： groups（7）改变文件或目录的组拥有权 chgrp执行格式： chgrp[R]groupnamename例：chgrp vlsifile1 将文件 file1 改为 vlsi 组所有chgrpRimagedir1 将目录 dir1 及其下所有文件和子目录，改为 image群组（8）改变文件或目录的最后修改时间 touch 执行格式： touchname4、进程操作（1）查看系统目前的进程 ps执行格式： ps[aux]例： ps 或 ps x查看系统中属于自己的processps au查看系统中所有使用者的processps aux查看系统中包含系统内部及所有使用者的 processps-aux|grep apache 找出系统中运行的所有名称中带有"apache"串的 process（2）查看正在 background 中执行的 process执行格式： jobs（3）结束或终止进程 kill执行格式： kill[9]PID （PID 为利用ps 命令所查出的 process ID）例： kill 456或 kill 9456 终止 process ID 为 456 的 process（4）后台（background）执行 process command 的命令执行格式：command & （在命令后加上 &）例： gcc file1& 在后台编译 file1.c注意：按 下^Z，暂停正在执行的process。键 入”bg”，将 所暂停的process置入background 中继续执行。例： gcc file1 &^Zstoppedbg（5）结束或终止在 background 中的进程 kill执行格式： kill%n例： kill %1 终止在 background 中的第一个 jobkill%2 终止在 background 中的第二个 job（6）显示系统中程序的执行状态例: top -q 不断地更新、显示系统程序的执行状态第一行显示的项目依次为当前时间、系统启动时间、当前系统登录用户数目、平均负载。第二行为进程情况，依次为进程总数、休眠进程数、运行进程数、僵死进程数、终止进程数。第三行为CPU状态，依次为用户占用、系统占用、优先进程占用、闲置进程占用。第四行为内存状态，依次为平均可用内存、已用内存、空闲内存、共享内存、缓存使用内存。第五行为交换状态，依次为平均可用交换容量、已用容量、闲置容量、高速缓存容量。PID 每个进程的ID。PPID 每个进程的父进程ID。UID 每个进程所有者的UID 。USER 每个进程所有者的用户名。PRI 每个进程的优先级别。NI 该进程的优先级值。SIZE 该进程的代码大小加上数据大小再加上堆栈空间大小的总数。单位是KB。TSIZE 该进程的代码大小。对于内核进程这是一个很奇怪的值。DSIZE 数据和堆栈的大小。TRS 文本驻留大小。D 被标记为“不干净”的页项目。LIB 使用的库页的大小。对于ELF进程没有作用。RSS 该进程占用的物理内存的总数量，单位是KB。SHARE 该进程使用共享内存的数量。STAT 该进程的状态。其中S代表休眠状态；D代表不可中断的休眠状态；R代表运行状态；Z代表僵死状态；T代表停止或跟踪状态。TIME 该进程自启动以来所占用的总CPU时间。如果进入的是累计模式，那么该时间还包括这个进程子进程所占用的时间。且标题会变成CTIME。%CPU 该进程自最近一次刷新以来所占用的CPU时间和总时间的百分比。%MEM 该进程占用的物理内存占总内存的百分比。COMMAND该进程的命令名称，如果一行显示不下，则会进行截取。内存中的进程会有一个完整的命令行按"ctrl+c"停止查看（7）以树状图显示执行的程序 pstree例: pstree -h列出进程树并高亮标出当前执行的程序（8）监视虚拟内存 vmstatvmstat对系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视，同时它也对磁盘和forks和vforks操作的个数进行汇总。不足是：vmstat不能对某个进程进行深入分析，它仅是一对系统的整体情况进行分析。例如：[angel@home/angel]# vmstatprocsmemory swap io system cpur b wswpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id0 0 07180 1852 56092 48400 0 0 6 5 24 8 0 0 18其中：Procsr: 等待运行的进程数 b: 处在非中断睡眠状态的进程数 w: 被交换出去的可运行的进程数。Memoryswpd: 虚拟内存使用情况，单位：KB free: 空闲的内存，单位KBbuff: 被用来做为缓存的内存数，单位：KBSwapsi: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒IObi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒 bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒Systemin: 每秒的中断数，包括时钟中断 cs: 每秒的环境（上下文）切换次数CPU 按 CPU 的总使用百分比来显示us:CPU 使用时间 sy: CPU 系统使用时间 id: 闲置时间（9）分析共享内存、信号量和消息队列 ipcs(相关命令ipcrm：用于给有权限的用户清除这些量，注意不要乱清除，除非该量确实失效了)例如：[angel@home/angel]# ipcs------Shared Memory Segments --------keyshmid owner perms bytes nattch status0x002802670 root 644 1048576 10x61715f011 root 666 32000 330x000000002 nobody 600 92164 11 dest------Semaphore Arrays --------keysemid owner perms nsems status0x002802690 root 666 140x61715f02257 root 777 1------Message Queues --------keymsqid owner perms used-bytes messages（10）监视用户空间程序发出的全部系统调用 stracestrace还能显示调用的参数，以及用符号方式表示的返回值。strace从内核中接收信息，所以一个程序无论是否按调试方式编译(gcc-g)或是否被去掉了调试信息，都可以被跟踪。执行格式： strace[-tTeo] executable-program-name-t ： 用来显示调用发生的时间-T ： 显示调用花费的时间-e ： 限定被跟踪的调用类型-o ： 将输出重定向到一个文件中类似命令：ltrace[-fiS] executable-program-name
3.2 上机二：Ubuntu下搭建Apache Web服务器3.2.1 开始说明在Ubuntu16.04下搭建Web服务器(MySQL+PHP+Apache)安装Apache23.2.2 切换管理员身份在ubuntu中需要用root身份进行操作,所以用下面的命令确保以root身份登录:sudo su3.2.3 开始安装mysql5apt-get install mysql-server mysql-client提供一个mysql的root用户的密码,在红 {MOD}区域设置密码。3.2.4 安装apache2apache2的是作为一个ubuntu的软件包,因此我们可以直接用下面命令安装它:apt-get install apache2现在,您的浏览器到http://localhost,你应该看到apache2的测试页:如果顺利的话会出现：It worke！然后下面后有点。apache的默认文档根目录是在ubuntu上的/var/www目录 ,配置文件是/etc/apache2/apache2.conf。配置存储在的子目录在/etc/apache2目录。安装php5cals3.2.5 安装php7.0直接安装php7和apache的php7的模块，如下：apt-get install php7.0libapache2-mod-php7.0安装完需要重启/etc/init.d/apache2 restart3.2.6 测试php5并获取php5安装的详细信息默认网站的文件目录是在/var/www/html下，现在我们在该目录下创建一个小型的php文件(info.php)，然后在浏览器中调用它。该文件会显示很多关于php安装（如安装的php版本和有用的一些细节）。使用命令：vim /var/www/html/info.php并且在info.php里面编写如下代码：然后设置/var/www/html目录的读写权限，采用如下命令：chmod 777 /var/www/html在浏览器中访问http://localhost/info.php可以看到,php5正常工作,它通过apache 2.0的处理程序,在服务器api线。如果继续向下滚动,可以看到所有在php5中已经启用的模块。mysql是没有列出,这意味着没有在php5支持mysql。3.2.6 php5获得mysql的支持让php在mysql中获得支持,安装php-mysql软件包。安装一些其他的php5模块,以及可能需要的应用程序,使用命令如下:apt-cache search php5还安装需要安装的apt-get install php5-mysql php5-curlphp5-gd php5-idn php-pear php5-imagick php5-imap php5-mcrypt php5-memcachephp5-ming php5-ps php5-pspell php5-recode php5-snmp php5-sqlite php5-tidyphp5-xmlrpc php5-xsl重新启动apache2:/etc/init.d/apache2 restart现在, 在浏览器访问http://localhost/info.php,并向下滚动到模块部分。现在,可以找到许多新的模块,包括mysql模块:3.2.7 安装phpmyadminphpmyadmin是一个网络接口,通过它可以管理你的mysql数据库。安装phpmyadmin，通过以下命令：$sudo apt-get install phpmyadmin$sudo apt-get install php-mbstring$sudo apt-get install php-gettext安装时选择自动配置数据库，输入数据库root账号的密码，如果不安装以上两个php软件包，则会报错或者白屏，提示找不到/usr/share/php-gettext/gettext.inc之类的错误建立/var/www/html下的软连接$sudo ln –s /usr/share/phpmyadmin/var/www/html/phpmyadmin修改php配置文件$sudo vim /etc/php/7.0/apache2/php.inidisplay_errors=On(显示错误日志，出现两次都要改)extension=php_mbstring.dll(开启mbstring)重启apache$sudo /etc/init.d/apache2 restart访问端口 http://localhost/phpmyadmin 3.3上机三 Linux下编程编写一个C程序，其内容为实现文件拷贝的功能。在windows操作系统上实现的文件拷贝功能一般使用fopen、fread、fwrite三个来自标准C函数库的函数执行对文件的打开、读、写操作，而本次实验要求使用Linux系统的系统调用open、read、write实现上述三个操作。用到的主要头文件如下：stdio.h——标准输入输出头文件string.h——字符串处理相关头文件unistd.h——Linux系统调用头文件，比如read、writefcntl.h——包含open系统调用errno.h——包含一些调试错误时用到的变量具体实现思路：打开两个文件（分别是源文件和目标文件，可以是任意字符流形式存储的文件，包括文本文件、照片等），调用read函数读取源文件的内容，将read的返回值作为while循环的判断条件，当返回值大于0（即还未读取完毕源文件中的内容）时，调用write执行向目标文件写的操作，否则跳出循环，表示源文件已经被拷贝到目标文件，然后调用close关闭源文件和目标文件。按照上述要求，在当前目录下新建了一个文件a.txt,然后编写程序代码在copy.c中，通过运行c程序将a.txt中的内容复制到了aaa.txt中C程序代码如下：#include #include #include #include #include #include #include #define SIZE 10     ///每次读取的字符数目char * srcFile="/home/lyt/a.txt";char *goalFile="/home/lyt/aaa.txt";int main(int argc, const char *argv[]){   int src, goal;   int read_len;   char buff[SIZE];   src=open(srcFile,O_RDONLY);   if(src<0)    {       printf("Fail to open %s .",srcFile);       exit(1);    }   goal=open(goalFile,O_WRONLY|O_CREAT,0666);   if(goal<0)    {       printf("Fail to open %s .",goalFile);       exit(1);    }   while((read_len=read(src,buff,SIZE))>0)    {       write(goal,buff,read_len);    }   close(src);   close(goal);   return 0;}3.4 上机四 Linux内核编译及系统调用3.4.1要求掌握系统调用的实现过程，通过编译内核方法，增加一个新的系统调用，另编写一个应用程序，调用新增加的系统调用。3.4.2 具体实现系统调用的原理用户进程不能访问内核所占内存空间，也不能调用内核函数。进程调用一个特殊的指令，这个指令会跳到一个事先定义的内核中的一个位置。在Intel CPU中，由中断INT 0x80实现。 (与DOS功能调用int0x21很相似)跳转到的内核位置叫做sysem_call。检查系统调用号，这个号码代表进程请求哪种服务。然后，它查看系统调用表(sys_call_table)找到所调用的内核函数入口地址。接着，就调用函数，等返回后，做一些系统检查，最后返回到进程（如果这个进程时间用尽，就返回到其他进程）。编写新的系统调用程序新的系统调用程序实现的功能是：将一个文件中的内容拷贝到另一个文件中。这个系统调用的参数是两个char*型的字符指针SourceFile、GoalFile，分别表示源文件和目标文件的路径名。用户进程中的open、read、write、close函数此时对应内核函数 sys_open、 sys_read、 sys_write、 sys_close函数。循环拷贝的判断条件还是 sys_read的返回值，当其大于0的时候执行循环，否则表示源文件已拷贝到了目标文件。 mm_segment_t类型的变量fs的作用是在读写文件前得到当前fs，避免使用的缓冲区超过了用户空间的地址范围而报错。 3.4.2.1下载并解压内核在Linux官方网站http://www.kernel.org/下载内核linux-3.16.57.tar.xz。打开终端，获取root权限：sudo su,然后将linux-3.16.57.tar.xz移动到文件/usr/src下：mv ‘/home/lyt/Downloads/linux-3.16.57.tar.xz’  /usr/src进入文件夹目录：cd /usr/src解压：xz –d linux-3.16.57.tar.xz     tar –xv –f /usr/src/linux-3.16.573.4.2.2 修改内核进入linux-3.16.57子目录：cd /usr/src/linux-3.16.57然后打开sys.c文件：sudo vim kernel/sys.c 将新的系统调用的程序写入该文件的最后面，在endif后面，保存退出系统调用代码如下：asmlinkageint sys_mycall(char* SourceFile,char* GoalFile){    int source=sys_open(SourceFile,O_RDONLY,0);    intgoal=sys_open(GoalFile,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600);    char buff[4096];    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;}3.4.3 添加系统调用号和函数定义打开文件arch/x86/syscalls/syscall_64.tbl,使用命令如下：vim arch/x86/syscalls/syscall_64.tbl在文件中添加一行内容：317 common mycall sys_mycall,其中系统调用号317不是固定的，只要是该文件中没有出现的数字都可以使用保存退出然后打开文件syscalls.h:vim include/asm-generic/syscalls.h，在“#endif /* __ASM_GENERIC_SYSCALLS_H*/ (最后面)这一行的上面一行添加新的系统调用程序的函数定义，即：#ifndef sys_mycallasmlinkage int sys_mycall(char*sourceFile,char* destFile);#endif保存退出3.4.4 编译内核在编译内核之前先安装ncurses库，使用命令：sudo apt-get install libncurses5-dev，安装完成后，进入/usr/src/linux-3.16.57目录下，通过以下几个命令逐一编译：make mrproper清除以前配置make  menuconfig 配置内核 （选择默认配置Exit+Yes）make 编译内核  make bzImage+makemodules=make                          make modules_install安装内核make installreboot重启重启之后按esc键+向上键，选择进入高级选项然后，打开终端，执行命令：uname –a //查看内核版本成功进入新的内核Linux-3.16.57中3.4.5 编写系统调用的测试程序需要用到的头文件是syscall.h、unistd.h、stdlib.h。在main函数中直接调用头文件syscall.h中定义的函数syscall，该函数有三个参数，第一个参数是系统调用号（317），第二个参数是源文件（test.txt，即测试程序的源代码文件），第三个参数是目标文件（testCopy.txt）。程序运行结果为：在main.c所在目录下新建了一个test.txt文件，并将test.txt中的内容拷贝到了testCopy.txt中。