操作系统实验_实验二进程控制

实验二 进程控制

计科1601 16281052 杨涵晨

一.实验目的

• 加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
• 掌握Linux系统中的进程创建，管理和删除等操作。
• 熟悉使用Linux下的命令和工具，如man, find, grep, whereis, ps, pgrep, kill,
  ptree, top, vim, gcc，gdb, 管道等。

二.实验题目

1. 打开一个vi进程。通过ps命令以及选择合适的参数，只显示名字为vi的进程。寻找vi进程的父进程，直到init进程为止。记录过程中所有进程的ID和父进程ID。将得到的进程树和由pstree命令的得到的进程树进行比较。
2. 编写程序，首先使用fork系统调用，创建子进程。在父进程中继续执行空循环操作；在子进程中调用exec打开vi编辑器。然后在另外一个终端中，通过ps –Al命令、ps aux或者top等命令，查看vi进程及其父进程的运行状态，理解每个参数所表达的意义。选择合适的命令参数，对所有进程按照cpu占用率排序。
3. 使用fork系统调用，创建如下进程树，并使每个进程输出自己的ID和父进程的ID。观察进程的执行顺序和运行状态的变化。
4. 修改上述进程树中的进程，使得所有进程都循环输出自己的ID和父进程的ID。然后终止p2进程(分别采用kill -9 、自己正常退出exit()、段错误退出)，观察p1、p3、p4、p5进程的运行状态和其他相关参数有何改变。

三.实验解答

TASK 1

实验步骤

1. 打开一个vi进程，同时使用另一个终端进行进程查询，使用 ps 指令

    ps - auxc | grep vi$
    # -auxc 显示所以进程
    # grep program_filter_word 这里是vi 也可以是java c等来区分
   

2. 寻找vi的父进程

   利用ps -eo 指令进行查询

   ps -eo pid,ppid,user,command | grep -w ^.<pid>
   # -eo 以指定格式输出
   # pid 进程号，ppid 父进程号， user 用户，command 指令
   # grep 指定指令
   

   依次进程回溯查询我们可以得到如下所示进行树的一条链.

   1 -> 901 ->1033 ->1076->2349->2354->3122

3. 通过pstree进行部分查询，可以得到如下进程树，发现和我的是一致的

   pstree 2349
   # pstree -pid 以pid为根的子树 
   

实验总结

• ps 指令十分灵活，参数也很多，功能十分强大
• pstree 指令可以为我们构建一个完成的进程树，也可以将部分子树进行输出

TASK 2

实验步骤

1. 编写程序 fork_2.c

   其中利用**fork()**函数创建两个相同的进程

   神奇的是：fork()函数会返回两次，一次为子进程ID，一次为0。

   利用execl() 进行linux的命令调用

   先声明：int execl(const char* path,const char* arg,…);
   eg : execl("/bin/ls",“ls”,"-l","/home",(char*)0);

   #include 
   #include 
   #include 
   
   int execl(const char* path,const char* arg,...); 
   
   int main(int argc, char *argv[])
   {
   	pid_t pid;
   	pid = fork();
   	
   	if( pid < 0 ){	// 没有创建成功
   		perror("fork create error");
   	}
   	
   	if(0 == pid){ // 子进程
           printf("I am son\n");
           int ret;
           ret = execl("/usr/bin/vi","vi","text.txt",(char*)0);
           if (ret == -1) 
           {
               perror ("execl");
           }
   	}else if(pid > 0){ // 父进程
           printf("I am father\n");
   		while(1){
   			sleep(1);
   		}
   	}
   	
   	return 0;
   }
   

2. 编译可执行文件fork_2.o

   gcc fork_2.c -o fork_2.o -Wall
   

3. 利用ps -al指令进行查看进程

   父进程5663利用fork函数，创建一个子进程5664，5664进程调用vi指令

4. 执行结果

实验总结

• fork() 函数是为父进程创建一个只有pid等部分结构不同的子进程，直接复制PCB等

  父进程执行Part A — Part.B 子进程只执行Part.B

• 利用execl() 进行linux的命令调用时，一定要注意路径

TASK 3

实验步骤

1. 编写实验代码

   #include 
   #include 
   int main(void)
   {
       int i = 0;
       pid_t fpid,ppid;
       //pid指当前进程的pid,
       //fpid指fork返回给当前进程的值
       ppid = getppid();
       printf("the first node of tree‘s father %d\n",ppid);
       for (i = 0; i < 2; i++)
       {
           fpid = fork();
           if (fpid == 0)
           {
               // printf("%d child  %4d %4d %4d\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
           }
           else{
               printf("%d parent %4d %4d\n", i, getpid(), fpid);
           }
           if (i == 1 && fpid != 0 && ppid != getppid())
           {
               fpid = fork();
               if (fpid == 0)
               {
                   // printf("%d child  %4d %4d %4d\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
               }
               else{
                    printf("%d parent %4d %4d\n", i, getpid(), fpid);
               }
           }
       }
       return 0;
   }
   

   实验代码解释：

   • 利用for循环进行三次fork产生3个子节点
   • 利用if 判断条件，只在子节点上再产生一个子子节点

2. 实验结果

TASK 4

实验步骤

1.1利用kill -9 进行进程终止

• 编写代码

  #include 
  #include 
  #include 
  int main(void)
  {
      int i = 0;
      pid_t fpid,ppid;
      //pid指当前进程的pid,
      //fpid指fork返回给当前进程的值
      ppid = getppid();
      printf("the first node of tree‘s father %d\n",ppid);
      for (i = 0; i < 2; i++)
      {
          fpid = fork();
          if (fpid == 0)
          {
              // printf("%d child  %4d %4d %4d\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
          }
          else{
              printf("%d parent %4d %4d\n", i, getpid(), fpid);
          }
          if (i == 1 && fpid != 0 && ppid != getppid())
          {
              fpid = fork();
              if (fpid == 0)
              {
                  // printf("%d child  %4d %4d %4d\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
              }
              else{
                   printf("%d parent %4d %4d\n", i,getpid(), fpid);
              }
          }
      }
      while(1)
      {
           sleep(3);
           printf("%4d parent %4d\n", getppid(), getpid());
      }
      return 0;
  }
  

  利用 ps - al 进行查看

  可以看到只有p2死亡，而它的子进程p4，p5还存在，但是父节点变化了

1.2利用**exit()**函数终止

• 修改编写程序

  i = 10;
  while(i-->0)
  {
       printf("%4d parent %4d\n", getppid(), getpid());
       sleep(3);
       if(ppid2+1 == getpid()&&i<7)
       {
           exit(1);
       }
  }
  

• exit（）函数退出

  可以看到，p2的退出没有影响到它的子进程，p4，p5的父进程的也被改变。

1.3利用段错误终止

• 修改编写程序

  i = 10;
  while(i-->0)
  {
       printf("%4d parent %4d\n", getppid(), getpid());
       sleep(3);
       if(ppid2 +1 == getpid()&&i<7)
       {
           int *ptr = NULL;
           *ptr = 0;
       }
  }
  
  

• 段错误退出时

  可以看到，p2的退出没有影响到它的子进程，p4，p5的父进程的也被改变。

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