《操作系统》课程设计报告课程设计题目：操作系统课程设计 设计时间：2016/1/10一、 课程设计目的与要求需要完成的内容：(1) 安装虚拟机：Vmware、Vmware palyer (free)(推荐)、Virtualbox(推荐)、VMLite、Xen、Virtuozzo、KVM(2) 安装和使用Linux(推荐SUSE)(注意包含内核源码和内核开发工具等)(3) Linux内核源代码配置和重编(4) 找到VFS和一个具体文件系统的源代码(ext3或ext4)(5) 读懂VFS和具体文件系统如何关联(如何体现virtual file switch)(6) 找到具体文件系统的read或write函数，使用printk(使用方法和printf一样)向后台打印文件读写信息。(read或write函数选一个即可)(7) 使用dmesg –c查看后台的输出。可以附加的功能(8) 复制ext3或ext4的源代码(注意与当前使用的文件系统有区别)，修改Makefile文件，使用模块编译方式(9) 修改ext3或ext4的源代码，实现新的文件系统。(至少需要修改文件系统的名称，最好能对文件写操作向系统后台打印出信息。)(10) 动态加载和卸载新的文件系统。二、 课程设计内容(1) 安装虚拟机(2) 安装和使用Linux(3) Linux内核源代码配置和重编(4) 提取并动态加载和卸载新的文件系统三、 课程设计设备与环境设备信息：PC

虚拟机：VM11

四、 设计正文(包括分析与设计思路、各模块流程图、带注释的主要算法源码、内核编译过程以及动态模块加载过程等，如有改进或者拓展，请重点用一小节进行说明)(1) 安装虚拟机(2) 安装和使用Linux(推荐SUSE)(注意包含内核源码和内核开发工具等)安装OpenSUSE，并下载相近版本的内核源码

初始内核版本

下载的源代码包

(3) Linux内核源代码配置和重编利用vmtools(虚拟机提供的可以在宿主机和虚拟机之间自由复制文件的工具)将内核源码包复制进虚拟机，解压到/home/a123/linux-3.12.51

*因为分配的磁盘空间比较小，所以没有按照惯例把内核源码放在/usr/src目录下(如果放在这里，会出现空间不足的情况)附：磁盘分配情况/swap(交换分区) 2.4G/(根目录) 11G/home(用户目录) 13G

解压好的内核源码文件在编译前需要稍作修改(6)，并且缺乏一个config文件告诉编译器编译哪些功能。Config文件可以用make menuconfig命令生成，但是需要自己选择相应的功能，太过复杂，这里有一个简便的方法因为下载的内核源码是相近的版本，所以可以使用现有版本的config文件，该文件在/boot目录下使用cp /boot/config-3.11.6-4-desktop .config命令将此文件复制过来

注意：应当在内核所在的文件目录下使用此命令复制成功

执行 make menuconfig命令，进入选择界面，直接保存退出即可虽然新版本的Linux可以直接执行make一步完成所有的编译工作，但此次课程设计仍然采用以前的编译的方式

执行 make bzImage命令——编译压缩的内核编译完成

执行 make modules命令——编译模块

执行 make modules_install命令——安装模块

注：

在make menuconfig时我在General setup中把版本号改过

执行 make install命令——安装新内核

Reboot重启

说明内核修改安装完毕，成功(4) 找到VFS和一个具体文件系统的源代码(ext3或ext4)VFS：虚拟文件系统，顾名思义。它为应用程序员提供一层抽象，屏蔽底层各种文件系统的差异。Linux的文件系统采用面向对象的方式设计，这使得Linux的文件系统非常容易扩展，我们可以非常容易将一个新的文件系统添加到Linux中。在此主要对象之一super_block位于中

代码量巨大，此为部分代码Ext4在fs文件夹下的ext4文件夹内

此处打开file.c用vim打开file.c部分代码如下

(5) 读懂VFS和具体文件系统如何关联(如何体现virtual file switch)在(4)中已经提到，VFS是C语言写的一个面向对象的设计，比如我们要调用alloc_inode方法：sb->s_op->alloc_inode(sb)。这里与面向对象语言的差别是，面向对象语言里实例方法可以访问到this，这样就可以访问到自身的所有成员，但是在C里却做不到，所以需要将自身作为参数传入到函数中、图一表示了对文件写操作的调用过程

(6) 找到具体文件系统的read或write函数，使用printk(使用方法和printf一样)向后台打印文件读写信息。(read或write函数选一个即可)因为Linux系统对文件的操作是通过函数调用来实现的，所以在此我修改的是vfs这一层，找到fs，目录下的read_write.c并打开找到do_sync_read函数，在其返回前加入printk语句

(7) 使用dmesg –c查看后台的输出。

(8) 复制ext3或ext4的源代码(注意与当前使用的文件系统有区别)，修改Makefile文件，使用模块编译方式

(9) 修改ext3或ext4的源代码，实现新的文件系统。(至少需要修改文件系统的名称，最好能对文件写操作向系统后台打印出信息。)

使其在加载和卸载的时候能够printk到buffer缓冲中(10) 动态加载和卸载新的文件系统。使用insmod语句加载使用lsmod语句加载

加载成功接下来使用dmesg 查看缓冲区内容

成功接下来使用rmmod语句卸载模块

成功五、 课程设计结果及分析课程设计结果：成功分析：Linux文件系统使用了面向对象的设计方法，保证了其对用户的透明，VFS层实现了系统与文件系统的无关性，增加了系统对不同文件系统的兼容性。六、 总结与进一步改进设想总结：1.编译内核的时候，可以使用make XXX –j8这样可以开启多线程编译(我的虚拟机分配的是8核心)，加快编译速度2.printk语句我写的是printk(”””DoingRead”);本意是利用printk的优先级，将其输出到用户态的控制台，结果语法错误，并没有输出到控制台改进设想：修改的文件前加上语句，实现对控制台的输出

define KERN_EMERG 0(因为缺少这个宏，导致系统并没有理解我的0是什么意思)

七、 答辩(或汇报)记录(包括问题和答案，每个人不少于3个)

显示内核版本

使用dmesg –c命令

加载新模块

八、 参考文献

鸟哥的Linux私房菜

百度百科：printk概述http://baike.baidu.com/link?url=Kv5e2xb9thGENkIvSQmjpkYb8kbKoNvEhmt2oICTmDAn0wj2YADVf8dsrzBtz2fRt0uwa_3joQ-o40wKwwL68a

Linux虚拟文件系统(VFS)http://www.cnblogs.com/yuyijq/archive/2013/02/24/2923855.html

LinuxEXT4文件系统分析http://wenku.baidu.com/link?url=Wi-vyrROUIJqRk4eSsuwOwRe0Sf-ydXamWNR0H2HCrN9CPHJg80lXpu0Gi_ZGT-X5yKnknl86ooHdckHhJxybmyBR2szWsPDOV0IPJ6fJXO