《Linux操作系统实验》教学大纲
Experiments of Linux OperatingSystem
课程代码：XF002006学时：32学分：1
理论学时：实验或讨论学时：32
适用专业：计算机科学与技术等课程性质：选修
撰稿人：王雅琴、王秀丽、于群审定人：
实验课的性质与任务
本实验课程是计算机相关专业本科生的一门专业选修课，它对本专业其它课程的学习和理解有着非常重要的作用。课程强调理论与实践相结合，由表及里地加强Linux系统从操作到编程开发各方面的学习。通过C语言的编程实践提高学生对操作系统基本原理和算法的理解和认识，通过从系统使用到内核分析各方面的实践学习，使学生对《操作系统》原理、方法有更深入的与理解，并能够学以致用的解决实际问题。
二、实验目的与要求
通过本课程的学习，培养学生三个方面的能力：熟练使用Linux系统的能力，强调SHELL命令以及脚本编程、服务器配置方面的实践操作能力；Linux系统上的编程开发能力，强调从系统实现的角度上理解进程、内存、文件的系统实现原理；Linux内核的初步分析能力。
三、实验项目设置情况
序号 | 实验项目名称 | 学时 | 开出要求 | 实验项目类型 |
必做 | 选做 | 基础型 | 综合设计 | 研究创新 |
演示 | 验证 |
1 | Linux系统的安装 | 2 |
| Δ | | Δ | | |
2 | Linux的基本操作和SHELL常用命令 | 8 | Δ |
|
| Δ |
|
|
3 | SHELL脚本编程 | 4 | Δ | | | Δ | | |
4 | Linux下的FTP服务器配置 | 2 | Δ | | | | Δ | |
5 | Linux下的WWW服务器配置 | 2 | | Δ | | | Δ | |
6 | Linux下的C编程之文件管理 | 2 | | Δ | | Δ | | |
7 | Linux下的进程编程 | 8 | Δ | | | Δ | | |
8 | Linux下的内存管理 | 4 | Δ | | | Δ | | |
9 | Linux的模块机制 | 2 | Δ | | | Δ | | |
10 | Linux的系统调用 | 4 | Δ | | | | Δ | |
11 | Linux系统的剪裁与编译 | 4 | | Δ | | | | Δ |
12 | | | | | | | | |
各实验项目教学内容
实验项目一：Linux系统的安装2学时（选做）
了解硬件资源要求；学习Linux系统的各种安全方式；用虚拟机安装某个Linux发行版。
实验项目二：Linux的基本操作和SHELL常用命令8学时
（一）实验目的要求
熟悉Linux操作环境，熟练使用SHELL命令
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
熟悉Linux图形界面和控制台的操作、切换和作用；
熟练运用SHELL的各类命令，实现文件与目录操作、用户管理、进程管理等操作。
熟练运用Linux的帮助。
实验项目三：SHELL脚本编程4学时
（一）实验目的要求
熟练各种SHELL基本语法，学习分析系统已有脚本文件，编写脚本实现各种管理功能
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
SHELL脚本的顺序、分支、循环、函数等基本语法练习；
以系统启动涉及的系统脚本为例，练习脚本文件的查找及分析；
编程练习，实现用户登录判断、系统时间获取等各种要求功能；
实验项目四：Linux下的FTP服务配置2学时
（一）实验目的要求
理解常用服务器的实现原理，实现常用服务的配置
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
服务器配置文件的分析；
实现一个FTP服务器，并实现匿名以及命名用户的登录、上传、下载等功能。
实验项目五：Linux下的WWW服务器配置2学时（选做）
下载并安装Linux系统下的某个WWW服务器程序，设置实现一个web网站。
实验项目六：Linux下的C编程之文件管理2学时（选做）
研读Linux中对文件调用的相关源程序文件，理解源程序的设计思想和编程技巧。编程体会文件调用的技巧和方法。
实验项目七：Linux下的进程编程8学时
（一）实验目的要求
编程并理解进程的产生至死亡的生命周期；
编程并理解进程同步的实现过程；
编程并理解进程间通信的实现过程
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
练习进程生命周期中fork等系统调用的编程；学习解决进程互斥的方法；
了解Linux系统中信号量集函数的作用，编程实现多进程的同步。
编程实现进程管道通信、共享存储区通信，并理解原理。
实验项目八：Linux下的内存管理4学时
（一）实验目的要求
了解内存块的申请与释放、虚拟存储空间的申请与释放、页面的换入和换出、缓冲区管理等的原理。
编程实现内存的分配和回收操作。
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
理解Malloc等函数的作用，编程实现申请一段存储空间，并在终端上显示起始地址。
实验项目九：Linux的模块机制2学时
（一）实验目的要求
理解Linux的模块机制，练习简单的模块编程
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
编写两个模块程序，实现模块程序间的相互调用。
实验项目十：Linux的系统调用4学时
（一）实验目的要求
理解系统调用的实现机制；
了解系统调用函数的使用形式；
熟悉编写一个系统调用的过程及原理。
（二）实验材料和仪器设备
一台安装有Linux操作系统的机器
（三）实验内容
结合模块机制，尝试添加一个系统调用函数，实现模块添加上后，用户级的程序可以调用该系统调用函数实现一定的功能。
实验项目十一：Linux系统的剪裁与编译4学时（选做）
搜集各种资料和文档，设计一种剪裁方案，完成一次Linux系统的编译。
实验报告要求
报告形式：电子文档排版后上传到FTP
报告内容要求：排版整齐，条理清楚，建议可分以下几个部分：
实验题目
实验说明及结果分析（要求阐述清楚，逻辑清晰，有结果配图）
总结
六、课程考核方式及成绩评定
（一）考核方式
平时成绩：ð实验报告
结课后考试：ð随堂技能测试
（二）课程成绩评定办法
成绩构成：考勤ð10%//实验报告 50%//测试ð30%
七、实验应配套的主要仪器设备及台（套）数（以一个实验教学班为标准）
每人一台配置了Linux系统的PC机，系统上最好配置虚拟机软件，以便进一步展开更大规模的实验。
附：教学参考资料
[1]张玲，Linux操作系统：基础、原理与应用，清华大学出版社（2014年2月）
[2]邱铁、于玉龙、徐子川，《Linux应用与开发典型实例精讲》,清华大学出版社，（2010年）第1版。