實(shí)驗(yàn)三-進(jìn)程的創(chuàng)建

1、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱進(jìn)程的創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)日期姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師專 業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級(jí) 成 績(jī)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?練習(xí)使用EOS API函數(shù)CreateProcess創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，掌握創(chuàng)建進(jìn)程的方法，理解進(jìn)程和程序的區(qū)別。 調(diào)試跟蹤C(jī)reateProcess函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，了解進(jìn)程的創(chuàng)建過(guò)程，理解進(jìn)程是資源分配的單位。2、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 Windows XP；Tevation OS Lab。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)按照下面的步驟準(zhǔn)備本次實(shí)驗(yàn)：1. 啟動(dòng)OS Lab。2. 新建一個(gè)EOS Kernel項(xiàng)目，如圖1。圖13. 分別使用Debug配置和Rele

2、ase配置生成此項(xiàng)目，從而在該項(xiàng)目文件夾中生成完全版本的EOS SDK文件夾，如圖2、圖3。圖2圖34. 新建一個(gè)EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目，如圖4。圖45. 使用在第3步生成的SDK文件夾覆蓋EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目文件夾中的SDK文件夾，使用Debug配置和Release配置生成此項(xiàng)目如圖5、6；使用在第3步生成的SDK文件夾覆蓋EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目文件夾中的SDK文件夾，如圖7。圖5圖6圖72 練習(xí)使用控制臺(tái)命令創(chuàng)建EOS應(yīng)用程序的進(jìn)程練習(xí)使用控制臺(tái)命令創(chuàng)建EOS應(yīng)用程序進(jìn)程的具體步驟如下：1. 在EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目的“項(xiàng)目管理器”窗口中雙擊Floppy.img文件如圖8，使用FloppyImageEd

3、itor工具打開(kāi)此軟盤鏡像文件。圖82. 在OS Lab的“幫助”菜單中選擇“示例”，打開(kāi)示例文件夾如圖9。圖93. 將示例文件夾中的Hello.exe文件（一個(gè)EOS應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件，源代碼可以參見(jiàn)該實(shí)驗(yàn)文件夾中的Hello.c源文件）拖動(dòng)到FloppyImageEditor工具窗口的文件列表中釋放如圖10，Hello.exe文件即被添加到軟盤鏡像文件中。圖104. 在FloppyImageEditor中選擇“文件”菜單中的“保存”如圖11后關(guān)閉FloppyImageEditor。圖115. 按F7生成EOS應(yīng)用項(xiàng)目。6. 按F5啟動(dòng)調(diào)試。OS Lab會(huì)彈出一個(gè)調(diào)試異常對(duì)話框，并中斷應(yīng)用

4、程序的執(zhí)行。7. 在調(diào)試異常對(duì)話框中選擇“否”，忽略異常繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用程序。8. 激活虛擬機(jī)窗口，待該應(yīng)用程序執(zhí)行完畢后，在EOS的控制臺(tái)中輸入命令“A:Hello.exe”后回車結(jié)果如圖12。圖129. Hello.exe應(yīng)用程序開(kāi)始執(zhí)行，觀察其輸出如圖13。圖1310.待Hello.exe執(zhí)行完畢后可以重復(fù)第8步，或者結(jié)束此次調(diào)試。3 練習(xí)通過(guò)編程的方式讓應(yīng)用程序創(chuàng)建另一個(gè)應(yīng)用程序的進(jìn)程使用OS Lab打開(kāi)本實(shí)驗(yàn)文件夾中的NewProc.c文件（將此文件拖動(dòng)到OS Lab窗口中釋放即可），仔細(xì)閱讀此文件中的源代碼和注釋，main函數(shù)的流程圖可以參見(jiàn)圖3。按照下面的步驟查看應(yīng)用程序創(chuàng)建另一個(gè)應(yīng)

5、用程序的進(jìn)程的執(zhí)行結(jié)果：1. 使用NewProc.c文件中的源代碼替換之前創(chuàng)建的EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目中的EOSApp.c文件內(nèi)的源代碼。（去掉Newproc.h,保留原來(lái)的EOSApp.h）2. 按F7生成修改后的EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目。3. 按F5啟動(dòng)調(diào)試。OS Lab會(huì)首先彈出一個(gè)調(diào)試異常對(duì)話框如圖14。4. 在調(diào)試異常對(duì)話框中選擇“否”，繼續(xù)執(zhí)行結(jié)果如圖15。A圖14圖155. 激活虛擬機(jī)窗口查看應(yīng)用程序輸出的內(nèi)容，如圖16?？梢钥吹礁高M(jìn)程（EOSApp.exe）首先開(kāi)始執(zhí)行并輸出內(nèi)容，父進(jìn)程創(chuàng)建了子進(jìn)程阿（Hello.exe）后，子進(jìn)程開(kāi)始執(zhí)行并輸出內(nèi)容，待子進(jìn)程結(jié)束后父進(jìn)程再繼續(xù)執(zhí)行。圖1

6、66. 結(jié)束此次調(diào)試。main函數(shù)流程圖4 調(diào)試CreateProcess函數(shù)按照下面的步驟調(diào)試CreateProcess函數(shù)創(chuàng)建進(jìn)程的過(guò)程：1. 按F5啟動(dòng)調(diào)試EOS應(yīng)用程序，OS Lab會(huì)首先彈出一個(gè)調(diào)試異常對(duì)話框。2. 選擇“是”調(diào)試異常，調(diào)試會(huì)中斷。3. 在main函數(shù)中調(diào)用CreateProcess函數(shù)的代碼行（第56行）添加一個(gè)斷點(diǎn)如圖17。圖174. 按F5繼續(xù)調(diào)試，在斷點(diǎn)處中斷如圖18。圖185. 按F11調(diào)試進(jìn)入CreateProcess函數(shù)如圖19。此時(shí)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入EOS內(nèi)核進(jìn)行調(diào)試。圖19EOS應(yīng)用程序eosapp.exe創(chuàng)建的進(jìn)程從圖4中可以看到，當(dāng)EOS應(yīng)用程序eos

7、app.exe存儲(chǔ)在磁盤上的時(shí)候，它是靜態(tài)的，只包含應(yīng)用程序的指令和數(shù)據(jù)。而創(chuàng)建進(jìn)程后，進(jìn)程不但包含應(yīng)用程序的指令和數(shù)據(jù)，也會(huì)包含操作系統(tǒng)內(nèi)核的指令和數(shù)據(jù)。同時(shí)也說(shuō)明了一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)程序。可以按照下面的步驟來(lái)分別驗(yàn)證應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核在進(jìn)程的4G虛擬地址空間中所處的位置：1. 由于此時(shí)在內(nèi)核的CreateProcess函數(shù)內(nèi)中斷執(zhí)行，所以在“調(diào)試”菜單的“窗口”中選擇“反匯編”，會(huì)在“反匯編”窗口中顯示CreateProcess函數(shù)的指令對(duì)應(yīng)的反匯編代碼如圖20?！胺磪R編”窗口的左側(cè)顯示的是指令所在的虛擬地址?？梢钥吹剿兄噶畹奶摂M地址都大于0x80000000，說(shuō)明內(nèi)核處于高2G的

8、虛擬地址空間中。 圖202. 在“調(diào)用堆?！贝翱谥须p擊main函數(shù)項(xiàng)如圖21，設(shè)置main函數(shù)的調(diào)用堆棧幀為活動(dòng)的。在“反匯編”窗口中查看main函數(shù)的指令所在的虛擬地址都是小于0x80000000如圖22，說(shuō)明應(yīng)用程序處于低2G的虛擬地址空間中。圖21圖223. 關(guān)閉“反匯編”窗口。接下來(lái)觀察CreateProcess函數(shù)的源代碼，可以看到此函數(shù)只是調(diào)用了EOS內(nèi)核函數(shù)PsCreateProcess并將創(chuàng)建進(jìn)程所用到的參數(shù)傳遞給了此函數(shù)。所以，按F11可以調(diào)試進(jìn)入create.c文件中的PsCreateProcess函數(shù)結(jié)果如圖23，在此函數(shù)中才開(kāi)始執(zhí)行創(chuàng)建進(jìn)程的各項(xiàng)操作。圖235 調(diào)試Ps

9、CreateProcess函數(shù)創(chuàng)建進(jìn)程最主要的操作就是創(chuàng)建進(jìn)程控制塊并初始化其中的各種信息（也就是為進(jìn)程分配各種資源）。所以在PsCreateProcess函數(shù)中首先調(diào)用了PspCreateProcessEnvironment函數(shù)來(lái)創(chuàng)建進(jìn)程控制塊。調(diào)試PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的步驟如下：1. 在PsCreateProcess函數(shù)中找到調(diào)用PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的代碼行（create.c文件的第163行）并添加一個(gè)斷點(diǎn)如圖24。圖242. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點(diǎn)處中斷如圖25。圖253. 按F11調(diào)試進(jìn)入PspCreateP

10、rocessEnvironment函數(shù)結(jié)果如圖26。圖26由于PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的主要功能就是創(chuàng)建進(jìn)程控制塊并初始化其中的部分信息，所以在此函數(shù)的開(kāi)始，定義了一個(gè)進(jìn)程控制塊的指針變量NewProcess。在此函數(shù)中查找到創(chuàng)建進(jìn)程控制塊的代碼行（create.c文件的第418行）如圖27。Status = ObCreateObject( PspProcessType,NULL,sizeof(PROCESS) + ImageNameSize + CmdLineSize,0,(PVOID*)&NewProcess );圖27這里的ObCreateObject函

11、數(shù)在由EOS內(nèi)核管理的內(nèi)存中創(chuàng)建了一個(gè)新的進(jìn)程控制塊（也就是分配了一塊內(nèi)存），并由NewProcess返回了進(jìn)程控制塊的指針（也就是所分配內(nèi)存的起始地址）。 按照下面的步驟調(diào)試進(jìn)程控制塊的創(chuàng)建過(guò)程：1. 在調(diào)用ObCreateObject函數(shù)的代碼行（create.c文件的第418行）添加一個(gè)斷點(diǎn)如圖28。圖282. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點(diǎn)處中斷如圖29。 圖293. 按F10執(zhí)行此函數(shù)后中斷如圖30。圖304. 此時(shí)為了查看進(jìn)程控制塊中的信息，將表達(dá)式*NewProcess添加到“監(jiān)視”窗口中。5. 將鼠標(biāo)移動(dòng)到“監(jiān)視”窗口中此表達(dá)式的“值”屬性上，會(huì)彈出一個(gè)臨時(shí)窗口，在臨時(shí)窗口中會(huì)按照進(jìn)

12、程控制塊的結(jié)構(gòu)顯示各個(gè)成員變量的值（可以參考PROCESS結(jié)構(gòu)體的定義）。由于只是新建了進(jìn)程控制塊，還沒(méi)有初始化其中成員變量，所以值都為0，如圖31。圖31接下來(lái)調(diào)試初始化進(jìn)程控制塊中各個(gè)成員變量的過(guò)程：1. 首先創(chuàng)建進(jìn)程的地址空間。在代碼行（create.c文件的第437行）NewProcess-Pas = MmCreateProcessAddressSpace();處添加一個(gè)斷點(diǎn)如圖32。圖322. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點(diǎn)處中斷如圖33。圖333. 按F10執(zhí)行此行代碼后中斷結(jié)果如圖34。圖344. 在“監(jiān)視”窗口中查看進(jìn)程控制塊的成員變量Pas的值已經(jīng)不再是0，如圖35。說(shuō)明已經(jīng)初始化

13、了進(jìn)程的4G虛擬地址空間。圖355. 使用F10一步步調(diào)試PspCreateProcessEnvironment函數(shù)中后面的代碼，在調(diào)試的過(guò)程中根據(jù)執(zhí)行的源代碼，查看“監(jiān)視”窗口中*NewProcess表達(dá)式的值，觀察進(jìn)程控制塊中哪些成員變量是被哪些代碼初始化的，哪些成員變量還沒(méi)有被初始化。6. 當(dāng)從PspCreateProcessEnvironment函數(shù)返回到PsCreateProcess函數(shù)后，停止按F10。此時(shí)“監(jiān)視”窗口中已經(jīng)不能再顯示表達(dá)式*NewProcess的值了，在PsCreateProcess函數(shù)中是使用ProcessObject指針指向進(jìn)程控制塊的，所以將表達(dá)式*Proc

14、essObject添加到“監(jiān)視”窗口中就可以繼續(xù)觀察新建進(jìn)程控制塊中的信息。7. 接下來(lái)繼續(xù)使用F10一步步調(diào)試PsCreateProcess函數(shù)中的代碼，同樣要注意觀察執(zhí)行后的代碼修改了進(jìn)程控制塊中的哪些成員變量。當(dāng)調(diào)試到PsCreateProcess函數(shù)的最后一行代碼時(shí)，查看進(jìn)程控制塊中的信息，此時(shí)所有的成員變量都已經(jīng)被初始化了（注意觀察成員ImageName的值）。8. 按F5繼續(xù)執(zhí)行，EOS內(nèi)核會(huì)為剛剛初始化完畢的進(jìn)程控制塊新建一個(gè)進(jìn)程。激活虛擬機(jī)窗口查看新建進(jìn)程執(zhí)行的結(jié)果如圖36。圖369. 在OS Lab中選擇“調(diào)試”菜單中的“停止調(diào)試”結(jié)束此次調(diào)試。6 練習(xí)通過(guò)編程的方式創(chuàng)建應(yīng)用程序的多個(gè)進(jìn)程使用OS Lab打開(kāi)本實(shí)驗(yàn)文件夾中的參考源代碼文件NewTwoProc.c，仔細(xì)閱讀此文件中的源代碼。使用NewTwoProc.c文件中的源代碼替換EOS應(yīng)用程序項(xiàng)目中的EOSApp.c文件內(nèi)的源代碼，并查看多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的結(jié)果。同時(shí)創(chuàng)建應(yīng)用程序的多個(gè)進(jìn)程4、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 1、基本完