在Linux0.11实现信号量
一、安装虚拟机步骤(64位)
1.下载Vmware Workstation Pro
下载地址
2.下载安装，安装位置最好可以放在SSD盘
3.取消勾选产品更新和体验计划，后面基本都是下一步
二、安装Ubuntu（64位）
1.下载Ubuntu镜像文件。地址 选择下载第一个 Ubuntu桌面版
2.下载完成后，打开Vmware Workstation点击创建虚拟机
3.按照图片进行创建Linux虚拟机
1.点击开启此虚拟机。会开始安装，需要等待一段时间。
如果你显示无法开启，要开启CPU虚拟功能，需要进到bios里开启。进入BIOS后，找到Configuration选项，选择Intel Virtual Technology并回车，将光标移至Enabled，然后再回车，最后按F10保存并退出。
拉到最下面，选择安装中文。然后选择安装Ubuntu。
按如图选择，可能会加载一段时间。
继续一步，选择时区-shanghai
添加用户名和密码(账号名随意，密码设置1就可以）,选择自动登录,然后等待安装(时间会有些长)。
三、设置Ubuntu
安装完成后，进入系统设置，基本选择跳过。
1.安装Vmware Tool文件（方便你进行文件传送和 调整视窗大小） 教程
2.设置Root用户
3.换更新源
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get update
4.常用命令
1.sudo 管理员执行接下来的命令操作
2.cd 跳转到某某目录 比如 cd oslab cd - 返回上次目录 cd …/ 返回上一层目录
3.
apt-get install 安装软件包apt-get update 更新软件包apt-file search 寻找所要的软件包tar zxf 解压文件
5.安装oslab（实验环境）
hit-oslab
gcc
下载hit-oslab-linux-20110823.tar 直接移动到ubuntu界面主目录上
下载gcc-3.4-ubuntu.tar.gz到tmp目录（在根目录上创建）
利用Shift+ctrl+p 打开终端用该命令解压
tar zxf hit-oslab-linux-20110823.tar.gz
6.安装GCC
用下列命令安装
cd /tmp
tar zxvf gcc-3.4-ubuntu.tar.gz//如果这步不能解压 点右上角重启一遍Ubuntu**
cd gcc-3.4
sudo ./inst.sh xxxx #xxxx换为i386（32位使用）或amd64(64位使用）
然后执行下列命令确保其它必备工具已安装：
sudo apt-get install build-essential bin86 manpages-dev
如果使用的是64位的系统，还要：
sudo apt-get install libc6-dev-i386 ia32-libs ia32-libs-gtk
若出现以下问题则说明有个软件包没安装上，使用sudo apt-get install lib32z1
7. 运行前的配置操作
执行以下命令
1.cd oslab/linux-0.11
2.输入 make
可能会出现以下情况，则是安装gcc未完全，使用sudo apt-get install gcc-multilib
出现sync则说明编译成功
3.接下来跳到oslab目录，你可以使用 cd -命令 或者 cd …/
执行 ./run ，很不幸你会发现又有错误
执行下列命令
sudo apt install libsm6:i386
sudo apt install libx11-6:i386
sudo apt install libxpm4:i386
如果你还缺少软件安装包,
sudo apt-get install apt-file
sudo apt-file update
sudo apt-file search 相关的包 比如上面就搜索 apt-file search libSM.so.6 根据返回信息用安装命令安装
确保你在oslab目录下，再次使用./run 出现以下界面则大功告成。
四、在Linux0.11下实现信号量和应用
想在Linux下实现信号量，就要添加系统调用，一般思路是
• 应用程序调用库函数（API）；
• API 将系统调用号存入 EAX，然后通过中断调用使系统进入内核态；
• 内核中的中断处理函数根据系统调用号，调用对应的内核函数（系统调用）；
• 系统调用完成相应功能，将返回值存入 EAX，返回到中断处理函数；
• 中断处理函数返回到 API 中；
• API 将 EAX 返回给应用程序。
#define _syscall1(type,name,atype,a) \
type name(atype a) \
{ \
long __res; \ //定义了长整数res
__asm__ volatile ("int $0x80" \ : "=a" (__res) \ //eax将eax的值给res : "0" (__NR_##name),"b" ((long)(a))); \ //NR_name为系统调用号 “0”为默认相当于上面eax将//系统调用号给eax (a)等于第二参数 fd 给ebx
if (__res >= 0) \ //它先将宏 __NR_name 存入 EAX，将参数 fd 存入 EBX
return (type) __res; \ //然后进行0x80 中断调用。调用返回后，从 EAX 取出返回值，存入 __res
errno = -__res; \ //再通过对 __res 的判断决定传给 API 的调用者什么样的返回值
return -1; \
}
1.实现信号量的系统调用(默认在oslab/linux-0.11）
1.在include/unistd.h中添加系统调用编号：
#define __NR_sem_open 72
#define __NR_sem_wait 73
#define __NR_sem_post 74
#define __NR_sem_unlink 75
2.将kernel/system_call.s中的系统调用数修改为76
nr_system_calls = 76
3.在include/linux修改sys.h增加4个函数
extern int sys_sem_open();
extern int sys_sem_wait();
extern int sys_sem_post();
extern int sys_sem_unlink();sys_sem_open,sys_sem_wait,sys_sem_post,sys_sem_unlink
4.修改kernel目录下的Makefile
OBJS = sched.o system_call.o traps.o asm.o fork.o \
panic.o printk.o vsprintf.o sys.o exit.o \
signal.o mktime.o sem.o
......### Dependencies:sem.s sem.o: sem.c ../include/linux/sem.h ../include/linux/kernel.h \
../include/unistd.h
5.include/linux目录下新建sem.h，定义信号量的数据结构
#ifndef _SEM_H
#define _SEM_H
#include <linux/sched.h>#define SEMTABLE_LEN 20
#define SEM_NAME_LEN 20typedef struct semaphore{char name[SEM_NAME_LEN];int value;struct task_struct *queue;
} sem_t;
extern sem_t semtable[SEMTABLE_LEN];#endif
6.在kernel目录下，创建sem.c并实现其功能
int sem_open(const char *name, unsigned int value);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);
int sem_unlink(const char *name);
P()
{cli();//关中断//遍历阻塞队列所有被唤醒的进程中分配了信号量的，也就是!=0的while(sem->value == 0) //参考Liunx完全注释和哈工大课程{//则将当前进程加入到阻塞队列schedule();}sem->value--;sti();//开中断
}V()
{cli();//关中断sem->value++;//让阻塞队列中所有进程全部被唤醒，也就是变成就绪态，进入就绪队列//if 阻塞队列中没有进程 就不需要做啥sti();//开中断
}7.实现生产者消费者pc.c
producer()
{p(empty);//empty--，看是不是要阻塞(生产者进程)p(mutex);//mutex--，看是不是可以进入临界区(此处对应共享缓冲区-也就是文件)//向缓冲区(共享文件)中写入数据v(mutex);//mutex++，出了临界区，需要mutex++，以便下一次可以进入v(full);//full++，看是不是要唤醒(消费者进程)
}
//消费者进程:
consumer()
{p(full);//full--，看是不是要阻塞(消费者进程)p(mutex);//mutex--，看是不是可以进入临界区(此处对应共享缓冲区-也就是文件)//向缓冲区(共享文件)中写入数据v(mutex);//mutex++，出了临界区，需要mutex++，以便下一次可以进入v(empty);//empty++，看是不是要唤醒(生产者进程)
}8.挂载虚拟硬盘
在oslab目录下使用挂载命令
将unistd.h复制到usr/include下，将sem.h和sys.h复制到usr/include/linux下，将pc放入usr/root下。
挂载命令sudo ./mount-hdc
卸载命令sudo umount hdc
注意1：不要在0.11内核运行的时候mount镜像文件，否则可能会损坏文件系统。同理，也不要在已经mount的时候运行0.11内核(挂载时候，要推出linux0.11）
注意2：在关闭Bochs之前，需要先在0.11的命令行运行“sync”，确保所有缓存数据都存盘后，再关闭Bochs(每次编译运行后用sync保存)
9.结果
在linux0.11下使用
gcc -o pc pc.c
./pc 结果即可输出
如果出现乱码，可以把结果转换成文件挂载移出到Ubuntu下查看或者直接用less命令打开
./pc > output.txt
less output.txt
五、 参考文档
1.实验手册
2.操作系统 B站链接
3.《Linux完全注释》
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