操作系统B2-上机实验-进程

实验二Linux 进程实验

姓名：段叶叶班级：信息1302 学号：07131052

地点：东区实验室FF109

时间：2014年10月13日星期一

成绩：

一、实验内容

1.创建进程的系统调用fork（）；

2.创建进程的系统调用vfork（）；

3.执行新程序的系统调用exec（）；

4.等待进程结束的系统调用wait（）或waitpid（）。

前三题必做，最后一题选做。

二、实验目的

熟悉进程的系统调用。

三、实验环境

登陆Linux虚拟机，进入Linux shell，提示符为$，表示普通用户提示符。

四、实验题目

1. 【题目】：编写程序forkgrandchild.c，用来创建孙子进程。

【要求】：在读懂程序forktest.c的基础上，编写程序

forkgrandchild.c(forkgrandchild.c创建在用户名（如wm）目录下的process 目录下)，所创建的程序forkgrandchild.c可实现创建孙子进程，并显示孙子进程的pid，其父进程的pid，forkgrandchild.c要求可读性好，用户界面友好。

【预备知识】：

1)Linux进程状态

●运行状态：程序正在运行或在运行队列中等待运行。

●可中断等待状态：进程正在等待某个事件完成，等待过程可被信号或定时器

唤醒。

●不可中断等待状态：进程正在等待某个事件完成，不可被信号或定时器唤醒，

必须等待事件的发生，才可唤醒。

●僵死状态：进程已终止，但进程描述符依然存在，直到父进程调动wait()函

数后释放。

●停止状态：进程因收到SIGSTOP SIGSTP SIGTIN SIGTOU信号后停止运行

或该进程正在被跟踪（调式程序时）。

2)ps命令

●ps命令可查看进程的当前状态。

●如ps aux（相关命令参数自学）

●对ps命令结果字符的解释

<（高优先级进程）、N（低优先级进程）、L（内存锁页，即页不可被换出内存）、s（该进程为会话首进程）、l（多线程进程）、+（进程位于前台进程组）、R（运行状态）、Z（僵死状态）、D（不可中断等待状态）、S（可中断等待状态）、T（停止状态）。

3)fork（）函数

fork（）是创建一个新进程的唯一方法，子进程可以继承其父进程几乎所有的资源。在命令行下使用man 2 fork 可获得该函数的函数声明。fork（）有两个返回值。成功调用fork后，当前进程实际上已经分裂为两个进程，一个是原来的父进程，另一个是刚刚创建的子进程。父子进程在调用fork地方分开，一个是父进程调用fork的返回值，返回值为刚刚创建的子进程的pid；另一个是子进程中fork函数的返回值，为0。fork返回两次的前提是进程创建成功，若失败返回为-1。用返回值可区分父子进程。

fork之后是父还是子进程先运行是不确定的，这取决于内核所使用的调度算法，一般是交替执行，使进程享有同等执行权。

forktest.c 源代码

【问题】：

1)解释stdio.h、unistd.h、sys/types.h头文件的作用？

2)getpid()、getppid()、fork()的功能是什么？

3)写出forkgrandchild.c的源代码。

2. 【题目】：diffork.c 的创建

【要求】：

上机实现下面diffork.c 的运行，体会fork （）和vfork （）的区别。

【预备知识】：

1) fork （）和vfork （）的区别

● fork （）和vfork （）都是调用一次，返回值两次。

● fork （）创建一子进程时，子进程只是完全复制父进程资源，这样得到的子

进程独立于父进程，具有良好的并发性，但开销较大，有时是不需要的，比如fork 一个进程后，立即调用exec 执行另一个应用程序，那么fork 过程中子进程对父进程地址空间的复制将是一个多余的过程，而vfork

（）创建的

子进程共享父进程的地址空间，不拷贝父进程的地址空间，这大大减少了系统开销。

vfork（）保证子进程先运行，当它调用exec（）或exit之后，父进程才可能被调度。

【注意】：

将diffork.c中的sleep（）的参数增大些，开启另一个终端，在该终端下输入ps aux查看父子进程的信息，特别是状态信息。

【结果】：

3. 【题目】：执行新程序的系统调用exec（）

【要求】：

上机实现下面processimage.c和execve.c的运行，体会执行新程序的系统调用。

【预备知识】：

1)使用fork或vfork创建子进程后，子进程通常会调用exec函数来执行另

外一个程序，系统调用exec用于执行一个可执行程序以代替当前进程的

执行映像。

2)exec调用并没有生成新进程，一个进程一旦调用exec函数，它本身就死

亡了。系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈

段，并为新进程分配新的数据段和堆栈段，唯一保留是pid，即，对系统

而言，还是同一个进程，不过执行的已经是另一个程序了。

3)exec函数族有6种不同的调用形似，如execv（）、execve（）等，它们

声明在unistd.h中。

【注意】：

1)理解带参数的main（）函数。

2)在Linux命令行下，使用man execve 获取该函数的帮助。

【问题】：先编译链接processimage.c，再编译链接execve.c，查看运行结果，结果说明了什么？

运行结果截图见下页