《操作系统》实验讲义二

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1、《操作系统》实验讲义二实验二进程的控制一．实验目的1．熟悉和理解进程和进程树的概念，掌握有关进程的管理机制2．通过进程的创建、撤销和运行加深对进程并发执行的理解3．明确进程与程序、并行与串行执行的区别4．掌握用C程序实现进程控制的方法二．实验工具与设备已安装Linux操作系统的计算机。三．实验预备内容1．阅读Linux的sched.h源代码文件，加深对进程管理概念的理解2．阅读Linux的fork.c源代码文件，分析进程的创建过程四．实验内容1．了解系统调用fork(),exec系列函数，exit(),wait()的功能和实现过程

2、（1）进程的创建用户在使用Linux系统的时候，每次在终端下面输入一行命令，就由shell进程接收这个命令并创建一个新的进程，这个新的进程还可以通过fork()系统调用，继续创建自己的子进程。系统中的多个进程构成一棵进程树。实际上，在Linux系统启动时，最早产生的进程是idle进程，其pid号为0，该进程会创建一个内核线程，该线程进行一系列初始化动作后最终会执行/sbin/init文件，执行该文件的结果是运行模式从核心态切换到用户态，该线程演变成了用户进程init，pid为1。init进程是一个非常重要的进程，一切用户态进程都是

3、它的后代进程。a.派生进程#includepid_tfork(void);pid_tvfork(void);调用fork时，系统将创建一个与当前进程相同的新进程，其与原有进程具有相同的数据、连接关系和在程序同一处执行的连续性。原进程称为父进程，新生进程称为子进程。子进程是父进程的一个拷贝，子进程获得同父进程相同的数据，但是同父进程使用不同的数据段和堆栈段。子进程被创建以后，处于可运行状态，与父进程以及系统中的其他进程平等地参与系统调度。fork调用将执行两次返回，即分别从父进程和子进程分别返回，即子进程一旦创建

4、就绪，就与父进程一样被平等地调度执行。因此，从fork返回以后，不能确切知道执行哪一个进程。从父进程返回时，返回值（>0）为子进程的进程标识号PID；而从子进程返回时，返回值为0，并且返回都将执行fork之后的语句。调用出错时返回值为-1，并将errno置为相应值。调用vfork的作用与fork基本相同，但vfork并不完全拷贝父进程的数据段，而是和父进程共享数据段。调用执行vfork函数返回之前，父进程被阻塞，子进程先运行，直到从vfork调用返回。然后，子进程继续执行，可以调用exec执行新的进程，或调用exit结束其运行。此

5、后，父进程才被唤醒，与子进程平等地被系统调度。因此，如果子进程在调用exec之前等待父进程，由于父进程因为执行vfork被阻塞，会造成死锁。《操作系统》实验讲义二2函数vfork的主要用途是创建子进程以后，由子进程调用exec函数启动其他进程，使新启动的其他进程以该子进程的进程标识号身份执行，但拥有自己的程序段和数据区。例2.1：#includen=5;#includefor(;n>0;n--)#include{puts(message);sleep(1);}intm

6、ain()break;{default:pid_tpid;char*message;intn;message=“Parentprocessidprinting.”;printf(“Forkprogramstarting”);n=3;pid=fork()for(;n>0;n--)switch(pid){{puts(message);sleep(1);}case–1:break;printf(“Forkerror!”);exit(1);}case0:exit(0);message=“Childprocessisprinting

7、.”;}b.创建执行其他程序的进程可以使用exec族的函数执行新的程序，以新的子进程来完全替代原有的进程。#includeintexecl(constchar*pathname,constchar*arg,…,(char*)0);intexeclp(constchar*filename,constchar*arg,…,(char*)0);intexecle(constchar*pathname,constchar*arg,…,(char*)0,constchar*envp[]);intexecv(constch

8、ar*pathname,char*constargv[]);intexecvp(constchar*filename,char*constargv[]);intexecve(constchar*pathname,char*constargv[],c