Linux系统调用探索：从文件拷贝到内核扩展

"这篇资源是华中科技大学操作系统课程设计，主要涵盖了Linux系统调用的使用、内核编译、设备驱动程序的添加以及系统监控器和模拟文件系统的实现等内容，旨在帮助学生深入理解Linux操作系统的工作原理和实际操作技能。" 在Linux系统中，系统调用是用户空间程序与内核交互的主要手段。系统调用是一组内置于内核的子程序，允许用户程序执行特权操作，如文件操作、进程控制和内存管理等。常见的系统调用如`open()`用于打开文件，`close()`用于关闭文件，`malloc()`用于动态内存分配，以及`fork()`用于创建新进程。这些调用在用户态无法直接执行，必须通过陷入（trap）机制切换到核心态，由操作系统内核执行后再返回用户态。 课程设计的目的是让学生掌握Linux操作系统的使用，包括键盘命令和系统调用的使用，并在Linux环境下进行编程。具体任务包括： 1. 实现文件拷贝的C程序，利用系统调用`open()`、`read()`和`write()`完成文件内容的读取和写入。 2. 使用图形库如GTK或Qt创建分窗口显示并发进程的程序，展现多线程或进程同步的概念。 3. 学习内核编译和新系统调用的添加，如增加一个用于文件拷贝或信号量操作的系统调用，并编写相应的应用程序来调用它。 4. 掌握设备驱动程序的编写，例如创建一个简单的字符设备驱动，实现对设备的操作。 5. 利用GTK/QT设计系统监控器，通过解析 `/proc` 文件系统获取系统状态信息，并以图形界面展示。 6. 设计并实现一个模拟文件系统，基于大文件模拟磁盘，构建文件系统管理数据结构，并实现基本的文件和目录操作。 实验环境通常是在Windows上通过虚拟机运行Linux，或在单独的Linux分区上，支持的Linux版本包括Fedora和Ubuntu，以及特定的内核版本如Linux-2.6和Linux-2.31。Linux根文件系统目录结构中的关键部分如`/dev`存放设备文件，`/etc`存储系统配置，`/lib`包含共享库，而`/usr`则包含了大部分用户应用程序和相关资源。 通过这些实践项目，学生将能够深入理解Linux操作系统的核心概念，增强实际操作技能，并为未来在操作系统领域的研究和开发打下坚实基础。