操作系统实验报告-实验四 .docx

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1、精品名师归纳总结试验四：进程治理二试验内容 :1. 编写一个程序，打印进程的如下信息：进程标识符，父进程标识符，真有用户ID ， 有效用户 ID ，真有用户组 ID ，有效用户组 ID 。并分析真有用户ID 和有效用户 ID 的区分。源代码及结果：真有用户 ID 和有效用户 ID 的区分：真有用户 ID ： 这个 ID 就是我们登陆unix 系统时的身份 ID 。有效用户 ID ：定义了操作者的权限。 有效用户 ID 是进程的属性， 打算了该进程对文件的拜访权限。2. 阅读如下程序， 编译并运行， 分析进程执行过程的时间消耗 总共消耗的时间和CPU 消耗的时间 ，并说明执行结果。 再编写一个运

2、算密集型的程序替代grep，比较两次时间的花销。注释程序主要语句。/*process using time*/ #include#include #include #include #includevoid time_printchar *,clock_t;可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结int mainvoid/ 取得进程运行相关的时间clock_t start,end;struct tms t_start,t_end; start = times&t_start;system“ grep the /usr/doc/*/* /dev/null 2 /dev/null” ;/*

3、command /dev/null的作用是将是 command 命令的标准输出丢弃，而标准错误输出仍是在屏幕上。一般来讲标准输出和标准错误输出都是屏幕，因此错误信息仍是会在屏幕上输出。 /dev/null 2 /dev/null标准输出与标准错误输出都会被丢弃*/ 012标准输入标准输出错误输出/ 将信息放到该文件null 中end=times&t_end;time_print“ elapsed-s”tar,te;ndputs“ parent times” ; time_print“ tuser CPU” ,; time_print“ tsys CPU” ,;puts“ child times

4、” ; time_print“ tuser CPU” ,; time_print“ tsys CPU” ,;exitEXIT_SUCCESS;void time_printchar *str, clock_t timelong tps = sysconf_SC_CLK_TCK;/* 函数 sysconf的作用为将时钟滴答数转化为秒数，_SC_CLK_TCK为定义每秒钟可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结有多少个滴答的宏 */printf“ %s: %6.2f secsn” ,str,floattime/tps;程序运行结果：由于该程序运算量很小，故消耗的时间比较少，CPU消耗时间均

5、为 0.00secs不足为奇。而进程的执行时间等于用户CPU时间和系统 CPU时间加从硬盘读取数据时间之和。密集型的程序替代grep：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结更换为运算密集型的之后就较简单观看出消耗时间的差异。3. 阅读以下程序，编译并多次运行，观看执行输出次序，说明次序相同或不同的缘由。观看进程ID ，分析进程 ID 的安排规律。总结 fork 的使用方法。注释程序主要语句。/*fork usage*/ #include #include #includeint mainvoidpid_t child; ifchild=fork=-1perror“ fork” ; e

6、xitEXIT_FAILURE;else ifchild=0puts“ in child” ;printf“ tchild pid = %dn” ,getpid;可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结printf“ tchild ppid = %dn” ,getppid; exitEXIT_SUCCESS;elseputs“ in parent” ;printf“ tparent pid = %dn” ,getpid; printf“ tparent ppid = %dn” ,getppid; exitEXIT_SUCCESS;程序运行结果：？创建进程 ID 开头时一般随机安排，但假

7、设多次运行，或创建子进程时，会次序安排内存。此外，当父进程终止时，子进程尚未终止，就子进程的父进程ID 变为 1。fork 函数的实质是一个系统调用和 write 函数类似 ，其作用是创建一个新的进程，当一个进程调用它 ,完成后就显现两个几乎一模一样的进程，其中由 fork 创建的新进程被称为子进可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结程，而原先的进程称为父进程。 子进程是父进程的一个拷贝， 即子进程从父进程得到了数据段和堆栈的拷贝， 这些需要安排新的内存。 而对于只读的代码段， 通常使用共享内存方式进行拜访。4. 阅读以下程序，编译并运行，等待或者按C，分别观看执行结果并分析，注释程

8、序主要语句。 flag 有什么作用？通过试验说明。/*usage of kill,signal,wait*/ #include#include#include #includeint flag;void stop;/自定义函数，使flag=0 ，供 signal 调用int mainvoidint pid1,pid2;signal3,stop;/ signal 依参数 3 指定的信号编号来设置该信号的处理函数whilepid1=fork =-1;/ 程序等待胜利创建子进程大事的发生ifpid10/当前进程为父进程whilepid2=fork =-1;ifpid20/当前进程为父进程，父进程发出

9、两个中断信号Kill 子进程flag=1; sleep5;killpid1,16;/将 16 指定的信号传给进程ID 为 pid1的进程killpid2,17;/将 17 指定的信号传给进程ID 为 pid2 的进程wait0;/ 临时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程终止wait0;printf“ n parent is killedn” ;可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结exitEXIT_SUCCESS;else/当前进程为子进程，就发送子进程kill 信号，杀死该子进程2 flag=1;signal17,stop;printf“ n child2 is kille

10、d by parentn” ; exitEXIT_SUCCESS;else/ 当前进程为子进程，就发送子进程kill 信号，杀死该子进程1 flag=1;signal16,stop;printf“ n child1 is killed by parentn” ; exitEXIT_SUCCESS;void stopflag = 0;程序运行结果：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结每个进程父进程，子进程都有一个flag，起状态标志作用， flag=1 时，表示进程在运行， flag=0 ，表示进程终止。5. 编写程序，要求父进程创建一个子进程，使父进程和个子进程各悠闲屏幕上输出一些

11、信息，但父进程的信息总在子进程的信息之后显现。程序源代码：程序运行结果：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6. 编写程序，要求父进程创建一个子进程，子进程执行shell 命令 find / -name hda*的功能，子进程终止时由父进程打印子进程终止的信息。执行中父进程转变子进程的优先级。程序源代码：程序运行结果：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7. /* 编写程序，要求父进程创建一个子进程，子进程对一个50*50 的字符数组赋值， 由父进程转变子进程的优先级，观看不同优先级进程使用CPU 的时间。 */8. 查阅

12、 Linux 系统中 struct task_struct 的定义，说明每项成员的作用。注： search in /usr/srclinux/广义上， 全部的进程信息被放在一个叫做进程掌握块的数据结构中，可以懂得为进程属性的集合。每个进程在内核中都有一个进程掌握块PCB 来保护进程相关的信息 ,Linux 内核的进程掌握块是task_struct 结构体。 task_struct 是 Linux 内核的一种数据结构，它会被装载到 RAM里并且包含着进程的信息。每个进程都把它的信息放在task_struct 这个数据结构里， task_struct 包含了这些内容：1标示符：描述本进程的唯独标示

13、符，用来区分其他进程。2状态：任务状态，退出代码，退出信号等。3优先级：相对于其他进程的优先级。4程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的的址。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，仍有和其他进程共享的内存块的指针。6上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据。7I O 状态信息：包括显示的I/O 恳求 ,安排给进程的 I O 设备和被进程使用的文件列表。8记账信息：可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号。 储存进程信息的数据结构叫做task_struct，并且可以在include/linux/里找到它。全部运行在

14、系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。进程的信息可以通过/proc 系统文件夹查看。task_struct一些字段的介绍：1. 调度数据成员(1) volatile long states;表示进程的当前状态(2) unsigned long flags;进程标志(3) long priority;进程优先级。优先级可通过系统调用sys_setpriorty 转变。(4) unsigned long rt_priority;rt_priority给出实时进程的优先级，rt_priority+1000给出进程每次猎取CPU 后可使用的时间 同样按 jiffies计 。实时进

15、程的优先级可通过系统调用sys_sched_setscheduler转变 见kernel/ 。(5) long counter;在轮转法调度时表示进程当前仍可运行多久。在进程开头运行是被赋为priority 的值，以后每隔一个 tick 时钟中断 递减 1，减到 0 时引起新一轮调度。重新调度将从run_queue 队列选出 counter 值最大的就绪进程并赐予CPU 使用权，因此 counter 起到了进程的动态优先级的作用 priority 就是静态优先级 。(6) unsigned long policy;该进程的进程调度策略，可以通过系统调用sys_sched_setschedule

16、r更换 见 kernel/。调度策略有 :.SCHED_OTHER0非实时进程，基于优先权的轮转法round robin 。.SCHED_FIFO1实时进程，用先进先出算法 。.SCHED_RR2实时进程，用基于优先权的轮转法。2. 信号处理(1) unsigned long signal;进程接收到的信号。每位表示一种信号，共32 种。置位有效。(2) unsigned long blocked;进程所能接受信号的位掩码。置位表示屏蔽，复位表示不屏蔽。(3) struct signal_struct *sig;由于 signal 和 blocked 都是 32 位的变量， Linux 最多只

17、能接受 32 种信号。对每种信号，各进程可以由PCB 的 sig 属性挑选使用自定义的处理函数，或是系统的缺省处理函数。指派各种信息处理函数的结构定义在include/linux/ 中。对信号的检查支配在系统调用终止后，以及“慢速型 ”中断服务程序终止后 IRQ#_interrupt 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 进程队列指针(1) struct task_struct *next_task ， *prev_task;全部进程 以 PCB 的形式 组成一个双向链表。 next_task 和就是链表的前后指针。链表的头和尾都是 init_task 即 0 号进程 。(2

18、) struct task_struct *next_run ， *prev_run;由正在运行或是可以运行的，其进程状态均为TASK_RUNNING的进程所组成的一个双向循环链表，即run_queue 就绪队列。该链表的前后向指针用next_run 和 prev_run ，链表的头和尾都是 init_task 即 0 号进程 。(3) struct task_struct *p_opptr ， *p_pptr; 和 struct task_struct *p_cptr ， *p_ysptr ， *p_osptr;以上分别是指向原始父进程originalparent、父进程 parent 、子

19、进程 youngest child 及新老兄弟进程 younger sibling ， older sibling 的指针。4. 进程标识(1) unsigned short uid ， gid;uid 和 gid 是运行进程的用户标识和用户组标识。(2) int groupsNGROUPS;与多数现代 UNIX操作系统 一样， Linux 答应进程同时拥有一组用户组号。在进程拜访文件时，这些组号可用于合法性检查。(3) unsigned short euid ， egid;euid 和 egid 又称为有效的uid 和 gid。出于系统安全的权限的考虑，运行程序时要检查euid和 egid

20、的合法性。通常，uid 等于 euid，gid 等于 egid。有时候，系统会赐予一般用户临时拥有 root 的 uid 和 gid作为用户进程的euid 和 egid ，以便于进行运作。(4) unsigned short fsuid ， fsgid;fsuid 和 fsgid 称为文件系统的 uid 和 gid ，用于文件系统操作时的合法性检查，是 Linux 特殊的标识类型。它们一般分别和euid 和 egid 一样，但在 NFS 文件系统中NFS 服务器需要作为一个特别的进程拜访文件，这时只修改客户进程的fsuid 和 fsgid 。(5) unsigned short suid ，

21、sgid;suid 和 sgid 是依据 POSIX 标准引入的，在系统调用转变uid 和 gid 时，用于保留真正的uid和 gid。(6) int pid ，pgrp， session;进程标识号、进程的组织号及session标识号，相关系统调用见程序 kernel/ 有 sys_setpgid、sys_getpgid、sys_setpgrp、 sys_getpgrp、sys_getsid 及 sys_setsid 几种。(7) int leader;是否是 session 的主管，布尔量。5. 时间数据成员(1) unsigned long timeout;用于软件定时，指出进程间隔多久

22、被重新唤醒。采纳tick 为单位。(2) unsigned long it_real_value ， it_real_iner;用于 itimerinterval timer 软件定时。采纳 jiffies 为单位，每个 tick 使 it_real_value 减到 0 时向进程发信号 SIGALRM ，并重新置初值。 初值由 it_real_incr 储存。详细代码见 kernel/中的函数 it_real_fn 。(3) struct timer_list real_timer;一种定时器结构Linux共有两种定时器结构，另一种称作old_timer 。 数据结构 的定义在include

23、/linux/ 中，相关操作函数见kernel/ 中 add_timer 和 del_timer 等。(4) unsigned long it_virt_value ， it_virt_incr;可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结关于进程用户态执行时间的itimer 软件定时。采纳 jiffies 为单位。进程在用户态运行时，每个 tick 使 it_virt_value 减 1，减到 0 时向进程发信号 SIGVTALRM ，并重新置初值。初值由it_virt_incr储存。详细代码见kernel/中的函数 do_it_virt 。(5) unsigned long it_pr

24、of_value ，it_prof_incr;同样是 itimer 软件定时。采纳 jiffies 为单位。不管进程在用户态或内核态运行，每个tick 使it_prof_value减 1，减到 0 时向进程发信号SIGPROF ，并重新置初值。初值由it_prof_incr 储存。 详细代码见 kernel/ 中的函数 do_it_prof 。(6) long utime ，stime， cutime， cstime， start_time;以上分别为进程在用户态的运行时间、进程在内核态的运行时间、 全部层次子进程在用户态的运行时间总和、全部层次子进程在核心态的运行时间总和，以及创建该进程的时

25、间。6. 信号量数据成员(1) struct sem_undo *semundo;进程每操作一次信号量，都生成一个对此次操作的undo 操作，它由 sem_undo 结构描述。这些属于同一进程的undo 操作组成的链表就由semundo 属性指示。当进程反常终止时，系统会调用 undo 操作。 sem_undo 的成员 semadj 指向一个数据数组，表示各次undo 的量。结构定义在 include/linux/ 。(2) struct sem_queue *semsleeping;每一信号量集合对应一个sem_queue 等待队列 见 include/linux/ 。进程因操作该信号量集合

26、而堵塞时，它被挂到semsleeping 指示的关于该信号量集合的sem_queue 队列。反过来， semsleeping。sleeper 指向该进程的PCB。7. 进程上下文环境(1) struct desc_struct *ldt;进程关于 CPU 段式储备治理的局部描述符表的指针，用于仿真WINE Windows的程序。其他情形下取值NULL ，进程的 ldt 就是 arch/i386/ 定义的 default_ldt 。(2) struct thread_struct tss;任务状态段，其内容与 INTEL CPU 的 TSS 对应，如各种通用寄存器 .CPU 调度时，当前运行进程

27、的 TSS 储存到 PCB 的 tss，新选中进程的 tss 内容复制到 CPU 的 TSS。结构定义在include/linux/ 中。(3) unsigned long saved_kernel_stack;为 MS -DOS 的仿真程序 或叫系统调用 vm86 储存的堆栈指针。(4) unsigned long kernel_stack_page;在内核态运行时，每个进程都有一个内核堆栈，其基的址就储存在kernel_stack_page 中。8. 文件系统数据成员(1) struct fs_struct *fs;fs 储存了进程本身与VFS 的关系消息， 其中 root 指向根目录结点

28、， pwd 指向当前目录结点， umask 给出新建文件的拜访模式可由系统调用 umask 更换 ，count 是 Linux 保留的属性， 如下页图所示。结构定义在include/linux/ 中。(2) struct files_struct *files;files 包含了进程当前所打开的文件 struct file *fdNR_OPEN 。在 Linux 中，一个进程最多只能同时打开 NR_OPEN 个文件。 而且， 前三项分别预先设置为标准输入、 标准输出和出错消息输出文件。(3) int link_count;文件链 link 的数目。Array. 内存数据成员可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 struct mm_struct *mm;在 linux 中，采纳按需分页的策略解决进程的内存需求。task_struct 的数据成员mm 指向关于储备治理的 mm_struct 结构。其中包含了一个虚存队列mmap，指向由假设干 vm_area_struct描述的虚存块。 同时， 为了加快拜访速度， mm 中的 mmap_avl 保护了一个 AVL 树。在树中， 全部的 vm_area_struct 虚存块均由左指针指向相邻的低虚存块，右指针指向相邻的高虚存块。 结构定义在 include/linux/ 中。可编辑资料 - - - 欢迎下载