基于高职院校的Linux操作系统实验项目设计

刘嘉静+代小兵

摘 要：隨着我国计算机科学技术的发展，相应的高职院校在进行课程的设计过程中，需要紧密的企业挂钩，本文针对高职院校的Linux操作系统实验项目设计进行了分析，同时对于高职院校的Linux操作系统的教学改革进行了探讨。

关键词：高职院校；Linux操作系统；实验；设计

一、前言

Linux操作系统本文具备有又较大的优越性，因此和其他领域存在紧密的结合。而且随着时间的推移，Linux操作系统的功能也越来越完善，被用户的认可度也越来越高，正在以飞快的增长速度与我们日常生活中所接触到的信息技术相关联，所以我们将Linux操作系统应用在课堂教学中目的是提升学习的操作能力。

二、Linux操作系统实验项目设计

1.安全、稳定的内核分析设计

“Linux操作系统实验室”以单体内核为基础，并引入模块化机制，将文件系统、驱动程序、网络协议等用模块方式予以支持，从而分析操作系统达到了怎样的性能，具有怎样的灵活性。

2.程及进程间的通信

进程是操作系统中一个非常重要的概念，进程是动态的，而程序是静态的。在Linux操作系统中，进程的创建是由fork函数完成的，在系统中，除了ID号为0的进程外，所有其它进程都是通过系统调用fork函数得到的。新的进程创建后，系统先给新的进程分配空间或数据等资源。每执行一次fork系统调用，都有相应的返回值，它的返回值可能有3种：①返回值pid>0，父进程返回新创建的子进程的ID；②返回值pid=0，表示创建子进程成功；③返回值pid<0，表示创建进程出错，出错原因有可能是创建的进程数量已经达到了系统所能容纳的最大进程数，也有可能是内存不足导致。

3.支持多文件系统格式，异构系统间文件兼容与交换分析设计

“Linux操作系统实验室”支持的文件系统应是操作系统中最多的（包括NTFS）。当前Linux操作系统支持的日志文件系统有ext3、ReiserFS、JFS（IBM开发）、XFS（SGI开发）、VXFS（Veritas开发），其中JFS/XFS/VXFS由成熟文件系统移植而来，具备高稳定性、高性能和高可靠的特点，独立开发的加密文件系统模块，与具体文件系统无关，在各种文件系统上都可以实现细粒度、高强度的加密，并且具备很高的灵活性和易用性。

4.处理器的调度

在很多教学书中，都大篇幅地介绍了处理器调度的调度算法，有抢占式的调度算法，也有非抢占式的调度算法，调度算法的采用，需要考虑到以下几个参数：CPU的利用率、进程等待时间、周转时间、响应时间以及吞吐量，所以操作系统采用处理器调度算法的好坏，会影响整个操作系统的性能。在Linux中，采用的调度策略是抢占式和优先级的调度，不同的应用对于调度算法也会有不同的需求，所以在Linux内核中，提供了几种调度算法：先到先服务算法（FIFO）、时间片轮转算法以及分时调试算法（NORMAL），在Linux内核2.6版本后，对内核调度进行了改进，设计了CFS调度器。为了让学生对调度算法有一个深刻的认识，可以通过编程来模拟调度算法的整个过程，掌握操作系统的基本原理。

为了更接近Linux内核调度策略，拟用动态优先数调度算法来设计实验。

实验内容：在Linux环境下，用C语言编写程序，按动态优先级调度算法调度多个进程，进程的优先级随着等待时间的增加而增加，随着运行时间的增加而减少。

三、基于Linux的操作系统实验教学改革与研究

1.调整课堂教学内容，与时俱进

由于信息技术的发展相对于其他的技术而言，发展与更新换代的周期短，包容性与时效性比较强，所以老师在实际授课过程中要时常添加入新的系统编写方法、新的问题处理思想以及新的技术概念等。由于一些新的东西涌现出来之后，如果学生不能在学习阶段去接触认识这些新鲜的东西并且培养自己接受新思维的能力，那么在以后的实际工作中就不能独立的完成技术变更之后的程序编写工作，经常容易发生技术更新的部分主要包括操作系统的嵌入方式、多核技术以及多线程技术等，需要我们在实际学习过程中不断地加以关注与探索。

2.改进课堂的教学方式，主动思考

学生的学习过程更主要的部分主要体现在学生的自主环节，老师在学生的整个学习环节中只能起着引导的作用，在高校Linux的操作系统实验教学环节中也不例外。老师可以在实际的课堂环节中减少理论的讲述时间，在课堂中加入学生主动思考与讨论的时间，给予学生自己对课程的理解与经验分享的机会。在这些课堂小活动之外，老师可以以Linux操作系统的实质和基本原理出发，让学生们自己去主动地思考与讨论更深入的问题，也可以进行小组讨论，增强学生的学习共享能力与团队合作的能力等。通过这些方式，我们有理由相信，课堂的教学方式一定会更加的丰富多彩。

3.合理的安排实践教学内容，理论联系实践

由于Linux操作系统的学习最终是以实践编程的方式来实现的，而且Linux操作系统其逻辑性比较强，系统的原理比较复杂，所以在教学过程中科学合理的安排实践教学内容是十分有必要的。学生如果仅仅学习理论知识，那么不足以从实质上掌握Linux操作系统的设计步骤与设计能力，需要在不断的实际操作过程中发现自己的不足，然后一个个去克服、弥补这些不足或者知识漏洞，最后才能转化为自己的实际操作经验，真正的提高自己的Linux操作系统的程序编写水平。同时可以对实践教学方式进行改革，将学生分组，给予每个小组明确的系统实现目标，让小组成员一起讨论、确定系统的设计方向与具体实现方式，在培养学生合作学习能力的同时，也提高学生操作系统的编写能力与创新能力。

四、结束语

综上所述，本文针对高职院校Linux操作系统的实验设计项目设计的有关问题进行了针对性的分析，针对实验的有关内容以及教学改革中的具体步骤进行了介绍，目的是提高Linux教学质量。

参考文献：

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