操作系统——实验二进程管理

1、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）进一步认识并发执行的实质。
（3）分析进程竞争资源现象，学习解决进程互斥的方法。

2、实验预备内容

（1）阅读Linux的sched.h源文件，加深对进程管理概念的理解。
（2）阅读Linux的fork.c源文件，分析进程的创建过程。

3、实验内容

（1）进程的创建
编写一段源程序，使系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”;子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。
（2）进程的控制
修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。
如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。

4、思考

（1）系统是怎样创建进程的？
（2）可执行文件加载时进行了哪些处理？
（3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？

5、实验过程

5.1进程创建

第一步：

创建fork文件夹，在它下面创建first.c文件

mkdir fork
vim first.c

第二步：

编写程序：

第三步：

编译文件，得到a.out

第四步：

运行文件，观察并记录结果

./a.out

总结：结果为abc或bac，因为fork()创建进程所需要的时间要多于输出一个字符的时间，所以为abc或bac。

写了一个for循环再次验证结论

运行：

分析：由于函数printf()输出的字符串之间不会被中断，因此，字符串内部的字符顺序输出时不变。但是，由于进程并发执行时的调度顺序和父子进程的抢占处理机问题，处处字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。(摘自操作系统实验指导书)

5.2 进程控制

修改已经编好的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。
如果在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
将上文建立的se.c文件中的代码改为以下代码:

结果:
结果1：

结果2：

分析：当使用lockf后daughter的printf无法被抢占，则先输出daughter，另外两个的先后取决于进程在处理机中的先后顺序。

思考题

（1）系统是怎样创建进程的？
首先，fork() 函数拷贝当前进程创建子进程。产生的子进程与父进程的区别仅在与 PID 与 PPID 以及某些资源和统计量，例如挂起的信号等。准备好进程运行的地址空间后，exec() 函数族负责读取可执行程序，并将其加载到相应的位置开始执行。（来自百度回答）
（2）可执行文件加载时进行了哪些处理？
将源代码转换为机器可认识代码的过程。编译程序读取源程序(字符流),对之进行词法
和语法的分析,将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码,再由汇编程序转换为机器语言,
并且按照操作系统对可执行文件格式的要求链接生成可执行程序。具体经过以下几个处理:
C源程序一>编译预处理一>编译一>优化程序一>汇编程序一>链接程序一>可执行文件（来自：https://www.cnblogs.com/kazama/p/10734951.html）
（3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？
在进程队列的ready状态下，由离自己最近的父进程执行调度，即入口在最近的父进程处。（来自百度知道）