Linux系统调用与操作系统课程设计指南

"这篇资源是华中科技大学操作系统课程设计指南，旨在帮助学生深入理解Linux操作系统，包括使用系统调用、内核编译、设备驱动程序的添加以及图形界面的实现等。课程设计涵盖多个实践项目，如文件拷贝、并发进程显示、新增系统调用、字符设备驱动和系统监控器的开发。" 在操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统交互的重要手段。在Linux环境下，自2.6.19内核版本后，不再支持/_syscall宏，而是推荐使用`syscall`函数进行系统调用。`syscall`函数的使用方式是通过指定系统调用号和一系列参数来执行相应的系统服务。例如，文件操作涉及的`open`、`read`和`write`系统调用，可以被用于实现文件拷贝功能。在进行系统调用时，需要注意保护调用上下文，例如使用`mm_segment_t old_fs = get_fs()`和`set_fs(KERN_DS)`来切换用户态和核心态的权限。 课程设计的第一部分要求学生编写C程序实现文件拷贝，这涉及到对`open`、`read`和`write`系统调用的熟练运用。此外，还要求编写一个能在图形界面上同时显示三个并发进程运行结果的程序，这可能需要用到如gtk或Qt这样的图形库。 第二部分则涉及内核级别的操作，学生需要自行添加新的系统调用，并编写应用程序来调用这些新系统调用。这一过程中，学生将学习如何编译内核、生成新内核镜像，并实现简单的功能，如文件拷贝或进程间的同步原语如P、V操作。 第三部分要求学生添加设备驱动程序，特别是字符设备驱动，这将涉及设备驱动的编程，包括驱动的注册、注销以及与内核通信的机制。 第四部分，学生需要利用GTK或QT开发一个系统监控器，监控系统的状态，如内存、CPU使用率等，并通过图形界面展示出来。这需要熟悉/proc文件系统，因为它提供了查看和控制内核运行状态的接口。 最后，学生需要设计并实现一个模拟的文件系统，基于大文件模拟磁盘，构建文件系统管理的数据结构，并实现基本的文件和目录操作。这将涉及到文件系统的原理和实现，如inode、目录结构的建立和管理。 这个课程设计全面涵盖了操作系统的基本概念和技术，从用户层面的系统调用到内核层面的系统调用实现，再到设备驱动和文件系统的模拟，为学生提供了丰富的实践机会，以深入理解和应用操作系统知识。