基于高職院校的Linux操作系統(tǒng)實驗項目設(shè)計

劉嘉靜+代小兵

摘 要：隨著我國計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的高職院校在進行課程的設(shè)計過程中，需要緊密的企業(yè)掛鉤，本文針對高職院校的Linux操作系統(tǒng)實驗項目設(shè)計進行了分析，同時對于高職院校的Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)改革進行了探討。

關(guān)鍵詞：高職院校；Linux操作系統(tǒng)；實驗；設(shè)計

一、前言

Linux操作系統(tǒng)本文具備有又較大的優(yōu)越性，因此和其他領(lǐng)域存在緊密的結(jié)合。而且隨著時間的推移，Linux操作系統(tǒng)的功能也越來越完善，被用戶的認可度也越來越高，正在以飛快的增長速度與我們?nèi)粘Ｉ钪兴佑|到的信息技術(shù)相關(guān)聯(lián)，所以我們將Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用在課堂教學(xué)中目的是提升學(xué)習(xí)的操作能力。

二、Linux操作系統(tǒng)實驗項目設(shè)計

1.安全、穩(wěn)定的內(nèi)核分析設(shè)計

“Linux操作系統(tǒng)實驗室”以單體內(nèi)核為基礎(chǔ)，并引入模塊化機制，將文件系統(tǒng)、驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等用模塊方式予以支持，從而分析操作系統(tǒng)達到了怎樣的性能，具有怎樣的靈活性。

2.程及進程間的通信

進程是操作系統(tǒng)中一個非常重要的概念，進程是動態(tài)的，而程序是靜態(tài)的。在Linux操作系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建是由fork函數(shù)完成的，在系統(tǒng)中，除了ID號為0的進程外，所有其它進程都是通過系統(tǒng)調(diào)用fork函數(shù)得到的。新的進程創(chuàng)建后，系統(tǒng)先給新的進程分配空間或數(shù)據(jù)等資源。每執(zhí)行一次fork系統(tǒng)調(diào)用，都有相應(yīng)的返回值，它的返回值可能有3種：①返回值pid>0，父進程返回新創(chuàng)建的子進程的ID；②返回值pid=0，表示創(chuàng)建子進程成功；③返回值pid<0，表示創(chuàng)建進程出錯，出錯原因有可能是創(chuàng)建的進程數(shù)量已經(jīng)達到了系統(tǒng)所能容納的最大進程數(shù)，也有可能是內(nèi)存不足導(dǎo)致。

3.支持多文件系統(tǒng)格式，異構(gòu)系統(tǒng)間文件兼容與交換分析設(shè)計

“Linux操作系統(tǒng)實驗室”支持的文件系統(tǒng)應(yīng)是操作系統(tǒng)中最多的（包括NTFS）。當(dāng)前Linux操作系統(tǒng)支持的日志文件系統(tǒng)有ext3、ReiserFS、JFS（IBM開發(fā)）、XFS（SGI開發(fā)）、VXFS（Veritas開發(fā)），其中JFS/XFS/VXFS由成熟文件系統(tǒng)移植而來，具備高穩(wěn)定性、高性能和高可靠的特點，獨立開發(fā)的加密文件系統(tǒng)模塊，與具體文件系統(tǒng)無關(guān)，在各種文件系統(tǒng)上都可以實現(xiàn)細粒度、高強度的加密，并且具備很高的靈活性和易用性。

4.處理器的調(diào)度

在很多教學(xué)書中，都大篇幅地介紹了處理器調(diào)度的調(diào)度算法，有搶占式的調(diào)度算法，也有非搶占式的調(diào)度算法，調(diào)度算法的采用，需要考慮到以下幾個參數(shù)：CPU的利用率、進程等待時間、周轉(zhuǎn)時間、響應(yīng)時間以及吞吐量，所以操作系統(tǒng)采用處理器調(diào)度算法的好壞，會影響整個操作系統(tǒng)的性能。在Linux中，采用的調(diào)度策略是搶占式和優(yōu)先級的調(diào)度，不同的應(yīng)用對于調(diào)度算法也會有不同的需求，所以在Linux內(nèi)核中，提供了幾種調(diào)度算法：先到先服務(wù)算法（FIFO）、時間片輪轉(zhuǎn)算法以及分時調(diào)試算法（NORMAL），在Linux內(nèi)核2.6版本后，對內(nèi)核調(diào)度進行了改進，設(shè)計了CFS調(diào)度器。為了讓學(xué)生對調(diào)度算法有一個深刻的認識，可以通過編程來模擬調(diào)度算法的整個過程，掌握操作系統(tǒng)的基本原理。

為了更接近Linux內(nèi)核調(diào)度策略，擬用動態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法來設(shè)計實驗。

實驗內(nèi)容：在Linux環(huán)境下，用C語言編寫程序，按動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法調(diào)度多個進程，進程的優(yōu)先級隨著等待時間的增加而增加，隨著運行時間的增加而減少。

三、基于Linux的操作系統(tǒng)實驗教學(xué)改革與研究

1.調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，與時俱進

由于信息技術(shù)的發(fā)展相對于其他的技術(shù)而言，發(fā)展與更新?lián)Q代的周期短，包容性與時效性比較強，所以老師在實際授課過程中要時常添加入新的系統(tǒng)編寫方法、新的問題處理思想以及新的技術(shù)概念等。由于一些新的東西涌現(xiàn)出來之后，如果學(xué)生不能在學(xué)習(xí)階段去接觸認識這些新鮮的東西并且培養(yǎng)自己接受新思維的能力，那么在以后的實際工作中就不能獨立的完成技術(shù)變更之后的程序編寫工作，經(jīng)常容易發(fā)生技術(shù)更新的部分主要包括操作系統(tǒng)的嵌入方式、多核技術(shù)以及多線程技術(shù)等，需要我們在實際學(xué)習(xí)過程中不斷地加以關(guān)注與探索。

2.改進課堂的教學(xué)方式，主動思考

學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更主要的部分主要體現(xiàn)在學(xué)生的自主環(huán)節(jié)，老師在學(xué)生的整個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中只能起著引導(dǎo)的作用，在高校Linux的操作系統(tǒng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中也不例外。老師可以在實際的課堂環(huán)節(jié)中減少理論的講述時間，在課堂中加入學(xué)生主動思考與討論的時間，給予學(xué)生自己對課程的理解與經(jīng)驗分享的機會。在這些課堂小活動之外，老師可以以Linux操作系統(tǒng)的實質(zhì)和基本原理出發(fā)，讓學(xué)生們自己去主動地思考與討論更深入的問題，也可以進行小組討論，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)共享能力與團隊合作的能力等。通過這些方式，我們有理由相信，課堂的教學(xué)方式一定會更加的豐富多彩。

3.合理的安排實踐教學(xué)內(nèi)容，理論聯(lián)系實踐

由于Linux操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)最終是以實踐編程的方式來實現(xiàn)的，而且Linux操作系統(tǒng)其邏輯性比較強，系統(tǒng)的原理比較復(fù)雜，所以在教學(xué)過程中科學(xué)合理的安排實踐教學(xué)內(nèi)容是十分有必要的。學(xué)生如果僅僅學(xué)習(xí)理論知識，那么不足以從實質(zhì)上掌握Linux操作系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計能力，需要在不斷的實際操作過程中發(fā)現(xiàn)自己的不足，然后一個個去克服、彌補這些不足或者知識漏洞，最后才能轉(zhuǎn)化為自己的實際操作經(jīng)驗，真正的提高自己的Linux操作系統(tǒng)的程序編寫水平。同時可以對實踐教學(xué)方式進行改革，將學(xué)生分組，給予每個小組明確的系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)，讓小組成員一起討論、確定系統(tǒng)的設(shè)計方向與具體實現(xiàn)方式，在培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力的同時，也提高學(xué)生操作系統(tǒng)的編寫能力與創(chuàng)新能力。

四、結(jié)束語

綜上所述，本文針對高職院校Linux操作系統(tǒng)的實驗設(shè)計項目設(shè)計的有關(guān)問題進行了針對性的分析，針對實驗的有關(guān)內(nèi)容以及教學(xué)改革中的具體步驟進行了介紹，目的是提高Linux教學(xué)質(zhì)量。

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