华科大操作系统课程设计：实战Linux调试与内核开发

在华中科技大学2017年春季操作系统课程设计中，学生需要深入理解和实践Linux操作系统的各个方面。课程的主要目标包括掌握Linux操作系统的使用技巧，理解系统内核代码结构，并通过实际项目来学习操作系统实现方法。 首先，学生需熟悉Linux的基础操作，包括键盘命令和系统调用，以及在Linux环境下设置编程环境，例如使用gcc编译器与-g选项进行调试。任务之一是编写一个C程序，实现文件拷贝功能，利用`open/read/write`系统调用进行数据操作。另一个挑战是开发一个图形界面程序，通过GTK/Qt框架，让三个并发进程在不同窗口中并行展示，展示进程间的交互。 其次，课程要求学生理解并实践系统调用的实现过程。这包括内核编译和自定义内核，增加新的系统调用，如文件拷贝或进程同步操作(P、V操作)，并在实际应用程序中使用这些新功能。这不仅涉及到内核模块的开发，而且是对底层操作系统的深入理解。 设备驱动程序的增加也是重要环节，通过模块方法实现字符设备驱动，让学生理解硬件与软件交互的工作原理。此外，使用GTK/QT工具开发系统监控器，分析/proc文件系统的特性和使用方法，实时监控系统状态和资源占用情况，提升用户体验。 最后，课程设计要求学生构建一个模拟的文件系统，包括对大文件的管理和模拟磁盘操作，实现文件和目录的操作，以及文件系统的基本格式化和管理数据结构。这涉及文件系统的设计与实现，以及对磁盘I/O和数据存储的理解。 在整个设计过程中，学生将使用的Linux发行版有Fedora 5.0、6.0及Ubuntu 9.04、10.04和14.04，且涉及多个内核版本，如Linux-2.6和Linux-2.31。实验环境可以是在Windows上通过虚拟机访问Linux，或者在独立的Linux分区上进行。对于Linux目录结构的学习，如/dev、/etc、/lib和/usr等，是理解和操作Linux系统的关键部分。 通过这些实践项目，学生不仅能提升Linux操作技能，还能锻炼解决问题和动手能力，深入理解操作系统的核心原理。