实验三 进程管理

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1、实验三进程管理1实验目的1.理解进程的概念，明确进程和程序的区别。2.理解并发执行的实质。3.掌握进程的睡眠、同步、撤销等进程控制方法。2实验内容1.进程的创建。①编写一段源程序，使系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。②修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。2.进程的控制①

2、用fork()创建一个进程，再调用exec()用新的程序替换该子进程的内容。②利用wait()来控制进程执行顺序。3实验准备3.1进程Linux中，进程既是一个独立拥有资源的基本单位，又是一个独立调度的基本单位。一个进程实体由若干个区（段）组成，包括程序区、数据区、栈区、共享存储区等。每个区又分为若干页，每个进程配置有唯一的进程控制块PCB，用于控制和管理进程。PCB的数据结构如下：1.进程表项（ProcessTableEntry）包括一些最常用的核心数据如：进程控制符PID、用户标识符UID、进程状态、事件描述符、进程和U区

3、在内存或外存的地址、软中断信号、计时域、进程的大小、偏置值Nice、指向就绪队列中下一个PCB的指针P_Link、指向U区进程正文、数据及栈在内存区域的指针等。2.U区（UArea）用于存放进程表项的一些扩充信息。每一个进程都会有一个私用的U区，其中包含：进程表项指针、真正用户标识符u-ruid(readuserID)、有效用户标识符u-euid(effectiveuserID)、用户文件描述符表、计时器、内部I/O参数、限制字段、差错字段、返回值、信号处理数组。3.系统区表项系统区表项用来存放各个段在物理存储器中的位置等信息

4、。系统把一个进程的虚地址空间划分为若干个连续的逻辑区，有正文区、数据区、栈区等。这些区是可被共享和保护的独立实体，多个进程可共享一个区。为了对区进行管理，核心中设置一个系统区表，各表项中记录了以下有关描述活动区的信息：区的类型和大小、区的状态、区在物理存储器中的位置、引用计数、指向文件索引节点的指针。4.进程区表系统为每个进程配置了一张进程区表。其中，每一项记录一个区的起始虚地址及指向系统区表中对应的区表项。内核通过查找进程区表和系统区表，便可将区的逻辑地址变换为物理地址。3.2所涉及的系统调用1.fork()创建一个新进程。

5、系统调用格式：Pid=fork()参数定义：Intfork()fork()返回值意义如下：0：在子进程中，pid变量保存的fork()返回值为0，表示当前进程是子进程。>0：在父进程中，pid变量保存的fork()返回值为子进程的id值（进程唯一标识符）。-1：创建失败。如果fork()调用成功，它向父进程返回子进程的pid，并向子进程返回0，即fork()被调用了一次，但返回了两次。此时OS在内存中建立一个新进程，所建的新进程是调用fork()父进程（parentprocess）的副本，称为子进程（childprocess）

6、。子进程继承了父进程的许多特性，并具有父进程完全相同的用户级上下文，父进程与子进程并发执行。内核为fork()完成以下操作：1）为新进程分配一进程表项和进程标识符进入fork()后，内核检查系统是否有足够的资源来建立一个新进程。若资源不足，则fork()系统调用失败；否则，核心为新进程分配一进程表项和唯一的进程标识符。2）检查同时运行的进程数目超过预先规定的最大数目时，fork()系统调用失败。3）拷贝进程表项中的数据将父进程的当前目录和所有已打开的数据拷贝到子进程表项中，并置进程的状态为“创建”状态。4）子进程继承父进程的所

7、有文件对父进程当前目录和所有已打开的文件表项中的引用计数加1.5）为子进程创建进程上、下文进程创建结束，设子进程状态为“内存中就绪”并返回子进程的标识符。6）子进程执行虽然父进程与子进程程序完全相同，但每个进程都有自己的程序计数器PC，然后根据Pid变量保存的fork()返回值的不同，执行了不同的分支语句。2.exec()系列系统调用exec()系列，也可用于新程序的运行。fork()只是将父进程的用户级上下文拷贝到新进程中，而exec()系列可以将一个可执行的二进制文件覆盖在新进程的用户级上下文的存储空间上，以更改新进程的用

8、户级上下文。exec()系列中的系统调用都完成相同的功能，它们把一个新程序装入内存，来改变调用进程的执行代码，从而形成新进程。如果exec()调用成功后，没有任何数据返回，这与fork()不同。exec()系列调用在LINUX系统库unistd.h中，共有execl、exec