计算机实验进程管理与虚拟机,12.14 操作系统实验：linux虚拟机与进程管理
实验一：熟悉Linux基础命令及进程管理
实验目的
了解linux虚拟机的用途及 基本使用步骤
了解进程调度的目的及应用场景
加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。
实验内容
使用文件相关的linux的基础命令
运行进程处理的代码段，并解释结果
对于给定的进程处理问题，可以自行设计解决方案并代码实现
代码及运行结果分析
1.linux基础文件命令使用
创建目录/文件夹:mkdri 目录名
文件重命名或移动位置：mv
移动
重命名
删除文件或目录 rm ,rm -rf
文件
目录
查看文件的全部内容： cat 文件路径
查看文件内容：more 文件路径
查看文件开头的n行数据： head -n 数字
显示文件尾部的n行数据 tail -n 数字
复制文件命令cp ,cp -rf
在目录下查找，搜索文件：find
2.进程管理
代码修正及结果分析
代码1
/*test1*/#include#include#include#include#include
intmain()
{inti,j,id;if (i=fork())
{
j=wait(0);
id=getpid();
printf("Parent Process!");
printf("i=%d,j=%d,id=%d",i,j,id);
}else{
id=getpid();
printf("Child Process!");
printf("i=%d,id=%d",i,id);
}
}
结果
分析
在i=fork( ) 处创建子进程分支，父进程fork( )返回子进程id，然后进入堵塞队列，等待子进程变成zombie进程。
子进程fork( )返回0，然后等待父进程被堵塞，子进程进入运行队列，知道运行结束变成zombie进程。
进程树
代码2
/*test2*/#include#include#include#include
intmain()
{intp1,p2;while((p1=fork())==-1);if(p1==0)
printf("b.My process ID is %d",getpid());else{while((p2=fork())==-1);if(p2==0)
printf("c.My process ID is %d",getpid());elseprintf("a.My process ID is %d",getpid());
}
}
结果
分析
a进程在while((p1=fork())==-1)产生子进程b，在while((p2=fork())==-1)产生子进程c
对于子进程b，p1==0，进入第一个分支，运行输出语句。
a进入第二个分支后产生子进程c，对于子进程c，p2==0，进入第二个分支。
a，b，c的运行顺序与运行的调度算法有关。
进程树
代码3
/*test3*/#include#include#include#include
intmain()
{intm,n,k;
m=fork();
printf("PID:%d",getpid());
printf("The return value of fork():%d",m);
printf("he");
n=fork();
printf("PID:%d",getpid());
printf("The return value of fork():%d",n);
printf("ha");
k=fork();
printf("PID:%d",getpid());
printf("The return value of fork():%d",k);
printf("ho");
}
结果
分析
父进程运行，4135进程依次经由m/n/k=fork()产生三个子进程4136,4137,4138
4137进程运行，经由k=fork()产生子进程4139
4136进程运行，经由n/k=fork()产生子进程4140,4141
4139进程运行
4141进程运行
4140进程运行，经由k=fork()产生子进程4142
4142进程运行
进程树
代码4
/*test4*/#include#include#include#include
intmain(){intp1,p2,i;
FILE*fp;
fp= fopen("1.txt", "w+");while((p1=fork())==-1);if(p1==0)for(i=0;i<50000;i++)
fprintf(fp,"son%d",i);else{while((p2=fork())==-1);if(p2==0)for(i=0;i<50000;i++)
fprintf(fp,"daughter%d",i);else
for(i=0;i<50000;i++)
fprintf(fp,"parent%d
)",i);
}
}
结果
分析
Parent进程经由while((p1=fork())==-1)，while((p2=fork())==-1)分别产生子进程son，daughter
每个进程经由分支会进入一个长度为50000的循环，循环过程中其运行会被交替打断
进程树
与test1_2相同
题目1
代码
#include #include#include#include
intmain()
{intp1,p2,p3;while((p1=fork())==-1);if(p1!=0)printf("fork p1 ,pa:%d ,son:%d",getpid(),p1);else printf("b1's id is%d",getpid());while((p2=fork())==-1);if(p2!=0){
printf("fork p2 ,pa:%d ,son:%d",getpid(),p2);if(p1!=0){while((p3=fork())==-1);if(p3!=0){
printf("fork p3 ,pa:%d ,son:%d",getpid(),p3);
printf("a1 id is%d",getpid());
}else{
printf("b3 id is%d",getpid());
}
}
}else if(p1!=0)printf("b2's id is%d",getpid());else printf("c1's id is%d",getpid());
}
结果
进程树
题目2
代码
/*test4*/#include#include#include#include
intmain(){intp1,p2,i;
FILE*fp;
fp= fopen("1.txt", "w+");while((p1=fork())==-1);if(p1==0){
lockf(1,1,0);//fprintf(fp,"locking~
");
for(i=0;i<70000;i++)
fprintf(fp,"son%d",i);//fprintf(fp,"unlocking~
");
lockf(1,0,0);
}else{while((p2=fork())==-1);if(p2==0){
lockf(1,1,0);//fprintf(fp,"locking~
");
for(i=0;i<70000;i++)
fprintf(fp,"daughter%d",i);//fprintf(fp,"unlocking~
");
lockf(1,0,0);
}else{
lockf(1,1,0);//fprintf(fp,"locking~
");
for(i=0;i<70000;i++)
fprintf(fp,"parent%d
)",i);//fprintf(fp,"unlocking~
");
lockf(1,0,0);
}
}
}
结果分析
对于运行结果，在别人的虚拟机上运行可以实现加锁代码段运行时完全被锁，而在我自己的虚拟机上运行时只能是大部分时间的锁定，而非完全锁定，结果如下：
当循环长度为1000时：
可以保证在100%的运行时间段内都不被打断。
当循环长度是10000是：
可以保证在100%的运行时间段内都不被打断。
当循环长度是50000时：
会在运行将近结束的时候被打断，被打断的时间点是固定的，parent进程会在i=49690处被打断，daughter会在i=49944处被打断
接续被打断的时间则是随机的。
当循环长度是100000时：
Parent会在i=99787处被打断，daughter会在i=99974处被打断。
打断和接续情况与之前相同，仍是打断时间固定，接续时间随机。
目前原因尚未得知，推测与io中断处理有关。
实验心得
通过此次实验，了解并掌握了linux系统虚拟机的基本使用方法。由于linux的内核较为简单且其有大量跨平台的硬件支持，大部分是用C 语言编写的，所以有助于操作系统课程的学习和实践。
在实验中也初步对linux的进程管理产生了了解，但学习尚不深入，仍有许多不甚明了的问题，如：在不同电脑上(vmvare和ubuntu镜像版本相同)程序2中a，b，c进程的运行顺序不同；程序设计问题二中的Lockf处理结果也不同。这些问题留给未来的操作系统学习过程中解决。