20135213——信息安全系统设计基础第十一周学习总结
一、学习目标
掌握进程控制
掌握信号处理的方法
掌握管道和fifo进行进程间通信的方法
二、学习任务
编译、运行、阅读、理解process.tar.gz压缩包中的代码
三、参考资料及实验环境
参考资料：process.tar.gz压缩包中的代码、
课本《深入理解计算机系统》、
百度、20135202闫佳歆
环境：实验楼
四、学习过程
exec1
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
char *arglist[3];
arglist[0] = "ls";
arglist[1] = "-l";
arglist[2] = 0 ;//NULL
printf("* * * About to exec ls -l\n");
execvp( "ls" , arglist );
printf("* * * ls is done. bye");
return 0;
}
运行如下：
这个代码中用了execvp函数，结果则可以看到源代码中第二个printf语句消失了。
/*execvp函数：它的第一个参数代表它要执行文件的位置, 第二个参数是命令。
execvp()搜索的PATH环境变量中指定的目录中的ls命令的位置，而传递参数的ls命令在argv中。 */
因为在调用execvp函数时，内核将新程序载入到当前进程替代当前进程的代码和数据。
exec2
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
char *arglist[3];
arglist[0] = "ls";
arglist[1] = "-l";
arglist[2] = 0 ;
printf("* * * About to exec ls -l\n");
execvp( arglist[0] , arglist );
printf("* * * ls is done. bye\n");
}
exec2与exec1的区别就在于，execvp函数调用的语句变成了
execvp( arglist[0] , arglist );
编译运行结果与exec1.c完全相同，说明arglist数组的第一项为要运行的程序的名称。
exec3
exec3.c中给出了一系列的exec函数调用方法，其中使用了execlp函数，用法如下：
头文件：
#include
定义函数：
int execlp(const char * file,const char * arg,....);
函数说明：
execlp()会从PATH 环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针(NULL)作结束。如果用常数0来表示一个空指针，则必须将它强制转换为一个字符指针，否则将它解释为整形参数，如果一个整形数的长度与char * 的长度不同，那么exec函数的实际参数就将出错。如果函数调用成功,进程自己的执行代码就会变成加载程序的代码,execlp()后边的代码也就不会执行了.
返回值：
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno 中。
也就是说，这个代码指定了环境变量，然后依然执行了ls -l指令，成功后没有返回，所以最后一句话不会输出。运行结果同exec1.
forkdemo1
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ret_from_fork, mypid;
mypid = getpid();
printf("Before: my pid is %d\n", mypid);
ret_from_fork = fork();
sleep(1);
printf("After: my pid is %d, fork() said %d\n",
getpid(), ret_from_fork);
return 0;
}
运行图：
这个代码先是打印进程pid，然后调用fork函数生成子进程，休眠一秒后再次打印进程id，这时父进程打印子进程pid，子进程返回0.
调用fork函数之后内核的工作过程：
- 分配新的内存块和内核数据结构
- 复制原来的进程到新的进程
- 向运行进程集添加新的进程
- 将控制返回给两个进程
建立一个新的进程
父进程通过调用fork函数创建一个新的运行子进程。
调用一次，返回两次。一次返回到父进程，一次返回到新创建的子进程。
forkdemo2
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("before:my pid is %d\n", getpid() );
fork();
fork();
printf("aftre:my pid is %d\n", getpid() );
return 0;
}
运行图：
这个代码调用两次fork，一共产生四个子进程，所以会打印四个aftre输出。
子进程创建新进程
子进程不是从main函数开始，而是从fork返回的地方开始被创建。
forkdemo3
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fork_rv;
printf("Before: my pid is %d\n", getpid());
fork_rv = fork(); /* create new process */
if ( fork_rv == -1 ) /* check for error */
perror("fork");
else if ( fork_rv == 0 ){
printf("I am the child. my pid=%d\n", getpid());
exit(0);
}
else{
printf("I am the parent. my child is %d\n", fork_rv);
exit(0);
}
return 0;
}
运行图：
fork产生子进程，父进程返回子进程pid，不为0，所以输出父进程的那句话，子进程返回0，所以会输出子进程那句话。
分辨父进程和子进程
运行pid_t fork(void)语句，不同的进程fork的返回值是不同的，子进程返回0，父进程返回子进程的pid，出错则返回-1。
forkdemo4
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fork_rv;
printf("Before: my pid is %d\n", getpid());
fork_rv = fork(); /* create new process */
if ( fork_rv == -1 ) /* check for error */
perror("fork");
else if ( fork_rv == 0 ){
printf("I am the child. my pid=%d\n", getpid());
printf("parent pid= %d, my pid=%d\n", getppid(), getpid());
exit(0);
}
else{
printf("I am the parent. my child is %d\n", fork_rv);
sleep(10);
exit(0);
}
return 0;
}
运行图：
先打印进程pid，然后fork创建子进程，父进程返回子进程pid，所以输出parent一句，休眠十秒；子进程返回0，所以输出child与之后一句。
fokgdb
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int gi=0;
int main()
{
int li=0;
static int si=0;
int i=0;
pid_t pid = fork();
if(pid == -1){
exit(-1);
}
else if(pid == 0){
for(i=0; i<5; i++){
printf("child li:%d\n", li++);
sleep(1);
printf("child gi:%d\n", gi++);
printf("child si:%d\n", si++);
}
exit(0);
}
else{
for(i=0; i<5; i++){
printf("parent li:%d\n", li++);
printf("parent gi:%d\n", gi++);
sleep(1);
printf("parent si:%d\n", si++);
}
exit(0);
}
return 0;
}
运行图：
这个的主要区别是在，父进程打印是先打印两句，然后休眠一秒，然后打印一句，子进程先打印一句，然后休眠一秒，然后打印两句。并且这两个线程是并发的，所以可以看到在一个线程休眠的那一秒，另一个线程在执行，并且线程之间相互独立互不干扰。
waitdemo1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#define DELAY 4
void child_code(int delay)
{
printf("child %d here. will sleep for %d seconds\n", getpid(), delay);
sleep(delay);
printf("child done. about to exit\n");
exit(17);
}
void parent_code(int childpid)
{
int wait_rv=0; /* return value from wait() */
wait_rv = wait(NULL);
printf("done waiting for %d. Wait returned: %d\n",
childpid, wait_rv);
}
int main()
{
int newpid;
printf("before: mypid is %d\n", getpid());
if ( (newpid = fork()) == -1 )
perror("fork");
else if ( newpid == 0 )
child_code(DELAY);
else
parent_code(newpid);
return 0;
}
运行图：
进程通过调用wait函数等待子进程的退出。wait首先暂停调用它的进程直到子进程结束，然后wait取得子进程结束时传给exit的值。
waitdemo1.c显示了子进程调用exit触发wait返回父进程的过程。父进程等待子进程的退出。
体现了wait的两个重要特征：
- wait阻塞调用它的程序直到子进程结束
- wait返回结束进程的PID
waitdemo2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#define DELAY 10
void child_code(int delay)
{
printf("child %d here. will sleep for %d seconds\n", getpid(), delay);
sleep(delay);
printf("child done. about to exit\n");
exit(27);
}
void parent_code(int childpid)
{
int wait_rv;
int child_status;
int high_8, low_7, bit_7;
wait_rv = wait(&child_status);
printf("done waiting for %d. Wait returned: %d\n", childpid, wait_rv);
high_8 = child_status >> 8; /* 1111 1111 0000 0000 */
low_7 = child_status & 0x7F; /* 0000 0000 0111 1111 */
bit_7 = child_status & 0x80; /* 0000 0000 1000 0000 */
printf("status: exit=%d, sig=%d, core=%d\n", high_8, low_7, bit_7);
}
int main()
{
int newpid;
printf("before: mypid is %d\n", getpid());
if ( (newpid = fork()) == -1 )
perror("fork");
else if ( newpid == 0 )
child_code(DELAY);
else
parent_code(newpid);
}
运行图：
显示了wait函数告诉父进程子进程是如和结束的，通过传递给wait的参数。父进程调用wait时传一个整型变量地址给函数，内核将子进程的退出状态保存在这个变量之中。
五、遇到的问题及解决办法
1.虚拟机无法运行，一开虚拟机电脑就卡
解决：用实验楼的环境进行实验。