實驗2--進程觀察實驗

1、實驗二 進程觀察實驗二 ：進程的控制實驗?zāi)康?、了解進程創(chuàng)立后對進程控制的系統(tǒng)調(diào)用，可實現(xiàn)對進程的有效控制2、掌握進程的睡眠、同步、撤消等進程控制方法實驗內(nèi)容1、通過相關(guān)命令，對進程的狀態(tài)進行控制。2、編寫程序，使用 fork( ) 創(chuàng)立一個子進程。使用相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用控制進程的狀態(tài)。觀察并 分析多進程的執(zhí)行次序及狀態(tài)轉(zhuǎn)換。實驗根底一、進程的控制進程因創(chuàng)立而存在，因執(zhí)行完成或異常原因而終止.在進程的生命周期中，進程在內(nèi)存中有三種根本狀態(tài) :就緒，執(zhí)行，阻塞 .進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是通過進程控制原語來實現(xiàn)的。Linux 操作系統(tǒng)提供了相應(yīng)功能的系統(tǒng)調(diào)用及命令，來實現(xiàn)用戶層的進程控制。二、相關(guān)的命令1睡眠

2、指定時間執(zhí)行格式： # sleep xx 為指定睡眠的秒數(shù)。2結(jié)束或終止進程kill執(zhí)行格式： # kill -9 PID PID 為利用 ps 命令所查出的 process ID 例： kill -9 456 終止 process ID 為 456 的 process3后臺 background 執(zhí)行 process command 的命令執(zhí)行格式： # command & 在命令后加上 & 注意：按下 T,暫停正在執(zhí)行的process鍵入 bg，將所暫停的 process置入background中繼續(xù)執(zhí)行。例： # gcc file1 &AZstopped # bg4查看正在 backgr

3、ound 中執(zhí)行的 process執(zhí)行格式： # jobs 5結(jié)束或終止在 background 中的進程 kill執(zhí)行格式： # kill %n例： kill%1終止在 background 中的第一個 jobkill%2終止在 background 中的第二個 job三、相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用在 LINUX 中 fork( ) 是一個非常有用的系統(tǒng)調(diào)用，但在 LINUX 中建立進程除了 fork( ) 之外，也可用與 fork( ) 配合使用的 exec( )。1、 exec( )系列系統(tǒng)調(diào)用 exec( )系列，也可用于新程序的運行。 fork( )只是將父進程的用戶級上下文拷 貝到新進程中，

4、而 exec( )系列可以將一個可執(zhí)行的二進制文件覆蓋在新進程的用戶級上下文 的存儲空間上，以更改新進程的用戶級上下文。exec()系列中的系統(tǒng)調(diào)用都完成相同的功能，它們把一個新程序裝入內(nèi)存，來改變調(diào)用進程的執(zhí)行代碼，從而形成新進程。如果exec( )調(diào)用成功，調(diào)用進程將被 覆蓋， 然后從新程序的入口開始執(zhí)行，這樣就產(chǎn)生了一個新進程， 新進程的進程標(biāo)識符 id 與調(diào)用進程相同。exec( )沒有建立一個與調(diào)用進程并發(fā)的子進程，而是用新進程取代了原來進程 。所以exec()調(diào)用成功后，沒有任何數(shù)據(jù)返回，這與fork()不同。exec()系列系統(tǒng)調(diào)用在 LINUX系統(tǒng)庫 unistd.h 中，共有

5、 execl、execlp、execle、execv、execvp 五個，其根本功能相同，只是 以不同的方式來給出參數(shù)。一種是直接給出參數(shù)的指針，如：int execl(path,arg0,arg1,.argn,0);char *path,*arg0,*arg1,.,*argn;另一種是給出指向參數(shù)表的指針，如：int execv(path,argv);char *path,*argv ;另外，在linux中，出于平安的考慮，限制了exec()可以執(zhí)行的新程序的位置為系統(tǒng)指定的搜索路徑。例如：execl( “/bin/ls , ls ,NULL);execl( “ /usr/bin/gcc-v

6、 ,NU,LL);execl( ./test ，NUL當(dāng))前目錄下的可執(zhí)行程序2、 exec( )和 fork( ) 聯(lián)合使用系統(tǒng)調(diào)用 exec 和 fork( ) 聯(lián)合使用能為程序開發(fā)提供有力支持。 用 fork( ) 建立子進程， 然 后在子進程中使用 exec( )，這樣就實現(xiàn)了 父進程與一個與它完全不同子進程的并發(fā)執(zhí)行 。一般， wait、exec 聯(lián)合使用的模型為：int status;if (fork( )= =0)execl(.);wait(&status);3、wait 等待子進程運行結(jié)束。 如果子進程沒有完成， 父進程一直等待。 wait( ) 將調(diào)用進程掛起， 直至其子進程

7、因暫?；蚪K止而發(fā)來軟中斷信號為止。如果在 wait( )前已有子進程暫?；蚪K 止，那么調(diào)用進程做適當(dāng)處理后便返回。 wait( )給我們提供了一種實現(xiàn)進程同步的簡單方法。系統(tǒng)調(diào)用格式：int wait(status)int *status;其中， status 是用戶空間的地址。它的低 8 位反響子進程狀態(tài)，為 0 表示子進程正常結(jié) 束，非 0 那么表示出現(xiàn)了各種各樣的問題；高 8 位那么帶回了 exit( )的返回值。 exit( )返回值由 系統(tǒng)給出。核心對 wait( ) 作以下處理：1首先查找調(diào)用進程是否有子進程，假設(shè)無，那么返回出錯碼； 2假設(shè)找到一處于“僵死狀態(tài)的子進程，那么將子進

8、程的執(zhí)行時間加到父進程的執(zhí) 行時間上，并釋放子進程的進程表項；3假設(shè)未找到處于“僵死狀態(tài)的子進程，那么調(diào)用進程便在可被中斷的優(yōu)先級上睡 眠，等待其子進程發(fā)來軟中斷信號時被喚醒。4、sleep 睡眠指定時間。系統(tǒng)調(diào)用格式：void sleep(int second)其中， second 為指定睡眠的秒數(shù)。該函數(shù)使得當(dāng)前進程自我阻塞second 秒，由執(zhí)行態(tài)轉(zhuǎn)換成阻塞態(tài)，直到系統(tǒng)喚醒。5、exit 終止進程的執(zhí)行。系統(tǒng)調(diào)用格式：void exit(status)int status;其中， status 是返回給父進程的一個整數(shù)，以備查考。為了及時回收進程所占用的資源并減少父進程的干預(yù)， LINU

9、X/LINUX 利用 exit( )來實 現(xiàn)進程的自我終止，通常父進程在創(chuàng)立子進程時，應(yīng)在進程的末尾安排一條exit( )，使子進程自我終止。 exit(0) 表示進程正常終止， exit(1) 表示進程運行有錯，異常終止。如果調(diào)用進程在執(zhí)行 exit( )時，其父進程正在等待它的終止，那么父進程可立即得到其返 回的整數(shù)。核心須為 exit( ) 完成以下操作：1關(guān)閉軟中斷2回收資源3寫記帳信息4置進程為“僵死狀態(tài)實驗指導(dǎo)1、參照參考程序編寫程序，其中父進程無限循環(huán)。在后臺執(zhí)行該程序。rootlocalhost Iab2# vi fork_1.crootlocalhost Iab2# gcc

10、fork_1.c -o def rootlocalhost Iab2# ./def &1 3620def fork_1.c子進程用exec()裝入命令ls ，exec()后，子進程的代碼被ls的代碼取代，這時子進程 的PC指向ls的第1條語句，開始執(zhí)行l(wèi)s的命令代碼。如果是下面這種：rootlocalhost lab2# ./def那么只有用Ac強行終止父進程，那么在第 2步結(jié)果就不同了，父子進程都成為僵死進程。2、顯示當(dāng)前終端上啟動的所有進程。rootlocalhost lab2# ps -afUID PID PPID C STIME TTY TIME CMDroot362031260 20

11、:11 pts/100:00:00./defroot362136200 20:11 pts/100:00:00ls root362331260 20:12 pts/100:00:00ps -af其中， 說明進程ls是一個僵死進程。父進程創(chuàng)立一個子進程后，可以用 wait()等待回收其子進程的資源，也可以正常終止后由系統(tǒng)回收其子進程的資源。./def 就是 Is的父進程。./def進程中，既沒有等待回收其子進程的資源，也沒有正常終止，因此 造成ls 成為一個僵死進程。3、用kill命令直接殺死該子進程，看看是否能夠成功？rootlocalhost lab2# kill -9 3621 rootl

12、ocalhost lab2# ps -af為什么不能殺死？因為父進程還沒結(jié)束。4、用kill命令殺死父進程之后呢？解釋原因。rootlocalhost lab2# kill -9 3620 rootlocalhost lab2# ps -af但是如果父子進程都異常終止，那么shell進程將回收其資源。Init進程回收所有僵死進程資源？5、修改程序 fork_1.c ，在父進程執(zhí)行 while(1) 之前，添加代碼 wait(0); 。在后臺執(zhí)行該 程序。顯示當(dāng)前終端上啟動的所有進程。解釋原因。6、修改以上程序，在子進程執(zhí)行printf( “ Is son:n ); 之前添加代碼 “sleep(

13、1); 。觀察多進程的執(zhí)行序列，解釋原因。7、選作：修改“多進程環(huán)境實驗 中的參考程序， 在“子進程 1段前添加代碼 “ sleep(2);， 在“父進程段b前添加代碼“ wait(O); wait(O); 。觀察多進程的執(zhí)行序列，解釋原因。試一 下作其它修改后的效果？參考程序#include#includemain( )int pid;pid=fork( );/*創(chuàng)立子進程 */switch(pid)case -1:/*創(chuàng)立失敗 */printf(fork fail!n);exit(1);case 0:/*子進程 */printf(“ Is son:n );execl(/bin/ls,ls,

14、-1,NULL);printf(exec fail!n); exit(1);default:/*父進程 */printf(ls parent:n);while(1) sleep(1); exit(0);思考題1可執(zhí)行文件加載時進行了哪些處理？參考程序中，什么時候執(zhí)行語句printf(execfail!n); ？2實驗指導(dǎo)中的第 5步， wait( )是如何實現(xiàn)進程同步的？3實驗指導(dǎo)中的第 6步，sleep(1)為什么能導(dǎo)致進程切換？創(chuàng)立進程：#in elude #i nclude #i nclude #in elude #in elude #in elude #i nclude int mai

15、 n()pid_t pid;if(-1 = (pid = fork()prin tf(Error happe ned in fork fun cti on!n )； return 0;if(0 = pid)prin tf(This is child process: %dn, getpid();elseprin tf(This is pare nt process: %dn, getpid(); return 0;使用wait函數(shù)讓父進程等待子進程運行結(jié)束后才開始運行。注意，為了證明父進程確實是等待子進程運行結(jié)束后才繼續(xù)運行的，我們使用了sleep函數(shù)。但是，在 linux下面，sleep函數(shù)的參數(shù)是秒，而 windows