大学课程 操作系统

操作系统_lab2_进程控制

"掌握Linux系统中的进程创建，管理和删除"

Posted by neo on March 20, 2019

实验二 进程控制

“16281052 杨涵晨 计科1601 ”

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

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     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

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    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

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    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);

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    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
   
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

    1

    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

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    #include <unistd.h>
#include <stdio.h>
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

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    #include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
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

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    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

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    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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