Linux系统调用实现与课程设计详解

"这篇资源是华中科技大学10级操作系统课程设计题目，主要涉及Linux系统调用、进程并发执行、新增系统调用、设备驱动和文件系统等方面。学生需要通过编程实现并发进程，并掌握Linux系统调用的工作机制。" 在这个课程设计中，学生将深入理解Linux系统调用的概念，这是操作系统提供给用户空间程序访问内核服务的一种方式。系统调用与普通函数调用的最大区别在于执行环境和提供者：系统调用是在核态下由操作系统核心提供的，而普通函数调用则在用户态，通常由函数库或用户程序自身实现。通过系统调用，用户程序能够执行如创建进程、读写文件、管理内存等特权操作。 课程设计的具体任务包括： 1. **进程的并发执行**：学生需编写一个C语言程序，创建三个并发进程。第一个进程显示当前时间，第二个进程每秒输出`/etc`目录下所有文件的名称和大小，第三个进程实时监控第二个进程的执行时间和状态。这里涉及的关键函数有`fork()`用于创建新进程，以及`exec()`家族函数用于替换当前进程，加载新的程序执行。 2. **增加新的系统调用**：这要求学生了解如何向Linux内核添加自定义的系统调用，这通常需要修改内核源码并重新编译。 3. **字符/块设备驱动**和**proc文件系统**：这两部分涉及Linux驱动编程，学生需要理解设备驱动是如何与硬件交互，以及如何通过proc文件系统在用户空间和内核空间之间传递信息。 4. **模拟文件系统**：设计一个简单的文件系统模型，让学生理解文件系统的基本工作原理和数据结构。 课程设计的考核方式包括现场演示、回答问题以及提交包含设计方案、分析、调试记录和心得体会的报告。同时，学生需提供源代码和注释。为了顺利完成设计，建议使用虚拟机技术在安全的环境中进行实验，避免对主机系统造成影响。推荐的虚拟机软件如Vmware，它允许在同一桌面下运行多个操作系统，便于在不同环境间切换。 这个课程设计的目标是让学生熟练掌握Linux操作系统的使用，了解内核代码结构，以及实际操作系统的实现方法。通过独立完成设计，学生不仅可以学习到理论知识，还能提升实践技能，尤其是在系统级编程方面。同时，强调了对已有知识的借鉴与学习，但反对单纯复制，鼓励学生吸收消化并创新。