操作系统课设之Linux 进程管理

前言

课程设计开始了，实验很有意思，写博客总结学到的知识
白嫖容易，创作不易，学到东西才是真
本文原创，创作不易，转载请注明！！！
本文链接
个人博客：https://ronglin.fun/archives/173
PDF链接：见博客网站
CSDN: https://blog.csdn.net/RongLin02/article/details/118308366

为了美观，实验源代码在结尾处，整合版见下
链接：https://pan.baidu.com/s/1rXj1QJGuw-BVc5sQWret9w
提取码：Lin2
操作系统课程设计源代码
本次操作系统课程设计合集
操作系统课设之Windows 进程管理
操作系统课设之Linux 进程管理
操作系统课设之Linux 进程间通信
操作系统课设之Windows 的互斥与同步
操作系统课设之内存管理
操作系统课设之虚拟内存页面置换算法的模拟与实现
操作系统课设之基于信号量机制的并发程序设计
操作系统课设之简单 shell 命令行解释器的设计与实现
仅用于学习，如有侵权，请联系我删除

实验题目

Linux 进程管理

实验目的

通过进程的创建、撤销和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程和程序之间的区别。

实验内容

学习背景知识，了解Linux下的创建进程的方法。
由于操作系统的平时作业也是用Linux，再加上布置过在Linux下的C语言编程的作业，所以本验证性实验完成较为轻松
Linux环境：
虚拟机：Ubuntu 18.04 LTS；硬盘100G；内存4G；64位；4核心
Linux内核：5.11.8 开发工具：CodeBlocks
Linux虚拟机的安装可以看我这两篇博客：
https://blog.csdn.net/RongLin02/article/details/114273129
https://blog.csdn.net/RongLin02/article/details/115419994
原理:
主要涉及到两个函数，一个是fork()，一个是exec()系列函数
fork 会建立一个子进程，父进程继续运行，子进程在同样的位置执行同样的程序。fork()会分别返回两个值给父子进程，fork()返回子进程的 pid给父进程，fork()返回 0给子进程。出错时返回-1。 exec()函数会创建一个新的进程映象置换当前的进程映象。exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件

在操作系统的平时作业中，我还用到了vfork()函数。因为fork()创建的子进程其实是父进程数据的copy，也就是说父子进程的数据并不是共享的，子进程只是父进程的翻版，类似于c语言函数中的传递形式参数，要想数据共享，其实也有很多方法，有些资料书上提到很多CLONE_开头的标志位就是控制哪些东西是父子进程共享的。不过有更简单的vfork()函数，其实本质上是一样的，都是调用内核函数do_fork()。需要注意的是，不论多进程还是多线程，数据一旦共享，会涉及到安全问题，不过vfork()创建子进程之后，父进程就会阻塞，所以就没安全问题了。
本验证实验不涉及到父子进程的数据传递

2-1 进程的创建

在Ubuntu下安装好CodeBlocks，然后用CodeBlocks，创建一个新工程，将指导书的代码copy到main.c文件中，然后编译运行查看结果
多次运行，查看结果
关键代码

    int x;
    srand((unsigned)time(NULL));
    while((x=fork())==-1);
    if (x==0)
    {
        sleep(rand() % 2);
        printf("a");
    }
    else
    {
        sleep(rand() % 3);
        printf("b");
    }
    printf("c");

2-2 子进程执行新任务

新建一个工程，将实例代码copy到main.c下
运行查看结果
关键代码

    pid_t pid;
    /* fork a child process */
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        /* error occurred */
        fprintf(stderr, "Fork Failed");
        return 1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        /* 子进程 */
        execlp("/bin/ls","ls",NULL);
    }
    else   /* 父进程 */
    {
        /* 父进程将一直等待，直到子进程运行完毕*/
        wait(NULL);
        printf("Child Complete\n");
    }

实验结果与分析

2-1 进程的创建

这是几次的运行的结果。
分析结果：
子进程输出a和c，父进程输出b和c，当fork()成功之后，将父进程的代码copy一份给子进程运行，所以说父子进程都会输出c，但是控制台只有一个，父子进程会抢输出，再加上一个随机睡眠函数，所以就会出现不同的输出结果。

2-2 子进程执行新任务

运行结果

子进程会执行execlp()调用ls命令，输出当前的目录结构，同时父进程因为用了wait(null)，会自我阻塞，等待随机一个进程结束，然后再执行。
Wait函数也有两个，一个是wait(),另一个是waitpid()，后者比前者功能更强大。

小结与心得体会

由于操作系统平时作业的关系，我对于Linux系统也比较熟悉了，在Linux系统下的C/C++编程也比较熟悉，故完成本验证实验也很轻松。
平时作业我们曾完成过，Linux虚拟环境的安装，Linux内核的编译，Linux下的C语言的进程与线程编程，Linux下打印进程树。
这些在我的博客主页中都可以搜到
=w=

源代码

2-1 进程的创建

#include 
#include
#include 
#include 

int main()
{
    int x;
    srand((unsigned)time(NULL));
    while((x=fork())==-1);
    if (x==0)
    {
        sleep(rand() % 2);
        printf("a");
    }
    else
    {
        sleep(rand() % 3);
        printf("b");
    }
    printf("c");
    return 0;
}

2-2 子进程执行新任务

#include 
#include
#include 
#include 

int main()
{
    pid_t pid;
    /* fork a child process */
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        /* error occurred */
        fprintf(stderr, "Fork Failed");
        return 1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        /* 子进程 */
        execlp("/bin/ls","ls",NULL);
    }
    else   /* 父进程 */
    {
        /* 父进程将一直等待，直到子进程运行完毕*/
        wait(NULL);
        printf("Child Complete\n");
    }
    return 0;
}