操作系統第2次實驗報告：創建進程

本文轉載自查看原文 2020-04-04 23:25 585

袁禕琦
201821121033
計算1812

1. 編寫程序

在服務器上用VIM編輯器編寫一個程序：一個進程創建（fork）兩個子進程。給出源代碼：

以下是fork.c文件的代碼：

 1 #include<sys/types.h> //提供pid_t定義
 2 #include<unistd.h>
 3 #include<stdio.h>
 4 int main(){
 5      pid_t fpid1,fpid2;//fpid表示fork函數返回的值
 7      fpid1= fork();
 8      if(fpid1<0){
 9          printf("error in fork!\n");
10          return 0;
11      }
12      else if(fpid1==0){//子進程1
13          printf("Child1 process,my process id is %d\n",getpid());
14      }
15      else{
16          fpid2=fork();
17          if(fpid2<0){
18              printf("error in fork!\n");
19              return 0;
20          }
21          else if(fpid2==0){//子進程2
22              printf("Child2 process,my process id is %d\n",getpid());
23          }
24          else{//父進程
25              printf("Parent process,my process id is %d\n",getpid());
26          }
27          sleep(100);//使用sleep函數，便於打印進程樹
28      }
29 }

2. 打印進程樹

2.1、對與上述代碼，使用gcc進行編譯，操作命令： gcc -o fork fork.c

　　如果編譯成功，則終端不會報錯。

2.2、編譯成功后，使用 ls 命令，會發現在目錄下多了一個fork名稱的可執行程序Hello：

使用 ./fork &運行可執行文件，&符號的意思是后台運行，這時候會給出一個pid。但是如果已經使用了sleep函數進行延時，也可以另外開一個終端，這時候跑出來的pid有三個（因為一個父進程，兩個子進程）你需要找出父進程的pid，使用./fork命令。

2.3、 使用 pstree -p 995 命令，其中995是父進程的PID。

3. 解讀進程相關信息

3.1 ps -ef 使用`ps -ef`給出所創建進程的信息，並分析每個字段的含義。

將上面的輸出整理為：

ps -ef|grep "fork"
UID        PID    PPID  C  STIME   TTY      TIME        CMD
yuanyiqi   995    751   0  20:37   pts/1    00:00:00  ./fork
yuanyiqi   996    995   0  20:37   pts/1    00:00:00   [fork] <defunct>
yuanyiqi   997    995   0  20:37   pts/1    00:00:00  ./fork
yuanyiqi  1214    1125  0  20:38   pts/5    00:00:00  grep --color=auto fork

UID：進程所屬用戶；
PID：進程號；
PPID：父進程號；
C：占用的CPU使用率；
STIME：進程運行的時間；
TTY：終端的次要裝置號碼；
TIME：執行的時間；
CMD：進程所執行的指令。

各字段的值釋義，以第一行為例：

(1)yuanyiqi是用戶ID；

(2)995是996(子進程)，997(子進程)父進程ID；

(3)751是995的父進程ID；

(4)pts/1，虛擬終端號，打開一個終端，這個終端就是pts/0，再打開一個，就是pts/1；

(5)TIME：進程0時0分0秒就執行完了；

(6)CMD：第一行的指令為./fork。

3.2 ps -aux 使用`ps -aux`給出所創建進程的信息，並分析每個字段的含義。

由於沒來得及，還沒輸入該語句，程序已經執行完了，所以另外又執行了一次 ./fork 命令。

此時輸入 ps -aux|grep "fork" 命令，得出:

將上面的輸出整理得出以下：

USER      PID   %CPU %MEM  VSZ   RSS  TTY     STAT  START   TIME COMMAND
yuanyiqi  3861  0.0  0.0   4508   720 pts/1    S+   20:56   0:00 ./fork
yuanyiqi  3862  0.0  0.0      0     0 pts/1    Z+   20:56   0:00 [fork] <defunct>
yuanyiqi  3863  0.0  0.0   4508    72 pts/1    S+   20:56   0:00 ./fork
yuanyiqi  3869  0.0  0.0  13772  1116 pts/5    S+   20:56   0:00 grep --color=auto fork

USER：進程所屬用戶的用戶名；
PID：進程號；
%CPU：占用的CPU使用率；
%MEM：占用的內存使用率；
VSZ：占用的虛擬機內存大小；
RSS：占用的內存大小；
TTY：終端的次要裝置號碼；
START：進程開始時間；
COMMAND：進程執行的指令。

各字段的值釋義，以第一行為例：

(1)yuanyiqi為用戶ID；

(2)3861為3862(子進程)、3863(子進程)的父進程；

(3)CPU使用率為0；

(4)內存使用率為0；

(5)占用虛擬機內存大小為4508K；

(6)占用內存大小為720K；

(7)pts/1為虛擬終端號；

(8)3861處於睡眠狀態，“+”位於后台的進程組。(1、R：正在運行，可執行狀態；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2、S：處於可中斷的睡眠狀態；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3、D：無法中斷的休眠狀態；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4、T：暫停狀態或跟蹤狀態；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5、Z：退出狀態，進程成為僵屍進程；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6、X：退出狀態，進程即將被銷毀；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <高優先級

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　n低優先級

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　s(小寫)包含子進程

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　+位於后台的進程組)

(9)START：進程開始時間為20:56分；

(10)進程的持續時間：0分0秒；

(11)3861所執行的指令為 ./fork

4. 通過該實驗產生新的疑問及解答

問題一：根據父子進程這個名稱，是不是會根據名字，認為父進程一定比子進程先執行？

答：子進程和父進程執行的是同一個程序，絕大部分就是原進程（也就是該進程的父進程）的拷貝，使用fork()以后，子進程就相當於父進程的兄弟一樣了，這個子進程和父進程不同的地方只有它的ID和其父進程的ID。

所以fork()之后，除非采用了同步手段，否則不能確定誰先運行，也不確定誰先結束它們是處於競爭關系，在父進程執行過程中，子進程可以搶占資源。

問題二：sleep()函數在C語言中的意義？

答：這個函數具有不同含義，功能：執行掛起一段時間，用法：usigned sleep(unsigned seconds)，注意，如果使用的頭文件是#include<windows.h>，則Sleep(1000)表示休息1秒，當然，此次實驗是在linux平台下進行的，使用的頭文件是#include<unistd.h>，sleep(1)表示休息1秒。

問題三：既然可以創建進程，那怎樣實現撤銷進程呢？

答：進程終止的一般方式是調用exit()庫函數。進程終止：

1、有exit_group()系統調用，它終止整個線程組；

2、exit()系統調用，它終止某一個線程。那么進程刪除呢？wait()庫函數，會檢查子進程是否終止，如果子進程已經終止，那么它的終止代號將告訴父進程這個任務是否已成功地完成。

問題四：根據多方了解，fork()和vfork()都是創建一個進程函數，那么它們有什么區別呢?

答：(1)、fork()：子進程拷貝父進程的數據段，代碼段；vfork()子進程與父進程共享數據段。

　　(2)、fork()父子進程的執行次序不確定（如我的問題一所說）；vfork()保證子進程先運行。

　　(3)、其他我還不了解。