操作系统第二次实验
<<操作系统>>第二次实验
进程控制
学院：计算机与信息技术
专业：信息安全（保密技术）
班级：安全 1601
姓名：李超
学号：16281194
2019年3月21日
一、实验目的
1.加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
2.掌握Linux系统中的进程创建，管理和删除等操作。
3.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、基础知识
进程的创建
Linux中，载入内存并执行程序映像的操作与创建一个新进程的操作是分离的。将程序映像载入内存，并开始运行它，这个过程称为运行一个新的程序，相应的系统调用称为exec系统调用。而创建一个新的进程的系统调用是fork系统调用。
exec系统调用
#include <unistd.h>
int execl (const char *path, const char *arg,…);
execl()将path所指路径的映像载入内存，arg是它的第一个参数。参数可变长。参数列表必须以NULL结尾。
通常execl()不会返回。成功的调用会以跳到新的程序入口点作为结束。发生错误时，execl()返回-1，并设置errno值。
例 编辑/home/kidd/hooks.txt：
int ret;
ret = execl (”/bin/vi”, ”vi”,”/home/kidd/hooks.txt”, NULL);
if (ret == -1)
perror (”execl”);
fork系统调用
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork (void);
成功调用fork()会创建一个新的进程，它与调用fork()的进程大致相同。发生错误时，fork()返回-1，并设置errno值。
例：
pid_t pid;
pid = fork ();
if (pid > 0)
printf (”I am the parent of pid=%d!\n”, pid);
else if (!pid)
printf (”I am the baby!\n”);
else if (pid == -1)
perror (”fork”);
终止进程
exit()系统调用：
#include <stdlib.h>
void exit (int status);
进程挂起
pause() 系统调用：
int pause( void );
函数pause会把进程挂起，直到接收到信号。在信号接收后，进程会从pause函数中退出，继续运行。
wait(等待子进程中断或结束)
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait (int * status);
wait()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。
如果在调用 wait()时子进程已经结束,则wait()会立即返回子进程结束状态值。
子进程的结束状态值会由参数status返回,而子进程的进程识别码也会一起返回。
如果不在意结束状态值,则参数status可以设成 NULL。
VIM常用命令速查
三、实验题目
根据课堂所学内容和基础知识介绍，完成实验题目。
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命令得到的进程树进行比较。
[email protected]:/home/jerax# ps -al|grep vi
0 S 1000 2292 2265 0 80 0 - 15064 poll_s pts/0 00:00:00 vi
[email protected]:/home/jerax# ps -l 2292
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
0 S 1000 2292 2265 0 80 0 - 15064 poll_s pts/0 0:00 vi
[email protected]:/home/jerax# ps -l 2265
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
0 S 1000 2265 2259 0 80 0 - 11532 sigsus pts/0 0:00 zsh
[email protected]:/home/jerax# ps -l 2259
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
0 S 1000 2259 1143 0 80 0 - 172835 poll_s ? 0:01 /usr/lib/gnome-t
[email protected]:/home/jerax# ps -l 1143
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
4 S 1000 1143 1 0 80 0 - 16354 ep_pol ? 0:00 /lib/systemd/sys
编写程序，使用getpid、getppid系统调用，输出当前进程的ID以及父进程的ID。
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。
F：代表这个进程旗标 (process flags)，说明这个进程的权限
S：代表这个进程的状态 (STAT)，test2-3和ps进程都在执行，vi进程在睡眠。UID/PID/PPID：三个进程都被1000所拥有，PID是进程号，PPID是父进程号。
C：代表 CPU 使用率，test2-3使用了82%的CPU。
PRI/NI：Priority/Nice 的缩写，代表此进程被 CPU 所执行的优先顺序，三个进程的优先级一样。
ADDR/SZ/WCHAN：三个进程都是running进程，test2-3用掉551内存，vi用掉2082内存，ps用掉2306内存，test2-3和ps在工作。
TTY：登入者的终端机位置，test2-3为pts/4，vi为pst/4，ps为pts/17。
TIME：使用掉的 CPU 时间，test2-3用掉4秒CPU，vi和ps几乎没有用掉CPU。CMD：就是 command 的缩写，造成此进程的指令。
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。
运行结果：
进程的执行顺序是，p1->p2->p4->p5->p3
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。
各个进程的ID和父进程的ID如下图：
PID PPID
P1: 2553 1240
P2: 2936 1142
P3: 2942 2938
P4: 2938 1142
P5: 2941 1142
杀死p2进程之前，p4、p5的父进程还是p2。杀死p2进程之后，p4、p5的父进程和p1的父进程相同了。杀死p2之后，p2进程的内存占用从551变为0。