实验一进程控制

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实验一进程控制

1.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。

2.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：
在这里插入图片描述

3.实验内容

任务一：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。

1.首先打开一个新的进程
在这里插入图片描述
2.打开另一个终端输入ps -A命令，来查看所有进程的ID

3.查找vi的进程ID是 25735
4.查看cpu运行时间

5.调用ps -lax查看vi的进程信息
6.查阅资料可知：pgrep可以通过程序名查找进程，可以判断程序是否正在运行，
xargs可以捕获命令的输出。两个程序一起使用可以完成进程的输出，再用ps一步步找到父进程
在这里插入图片描述
7.调用pstree得到进程树

8.对比两种方法获得的父进程，发现两个都是由systemd→lightdm→upstart→gnome-terminal→bash→vi。其中，systemd是一组系统管理命令，取代了init命令成为系统的第一个进程；LightDM即Light Display Manager，是一个全新的、轻量的Linux桌面的桌面显示管理器；upstart是一种基于事件通知机制启动相应服务的init进程，即较早版本的Ubuntu的初始化进程为init→upstart；gnome-terminal为终端的管理进程；bash是其中一套shell规范（类似于Ubuntu和Linux的关系），而shell是一套linux接口。

任务二：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。

首先编写程序：


#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdib.h>
int main(){
int  pid=fork();
if(pid>0)
{
while(1);
}
else if (pid==0)
{
int ret;
ret=execlp("vi","",NULL);
if(ret==-1){
printf("exerl error\n");
exit(-1);
}
}
else{
printf("fork error\n");
exit(-1);
}
return 0;
       }

在终端调用程序
在另一个终端使用ps -Al命令，来查看现在正在进行的进程信息
在所有进程信息中找到vi
在终端输入ps aux命令，来查看在内存中运行的程序

在这里插入图片描述
6. 继续输入top命令，是所有进程按照cpu占有率来进行排队

在这里插入图片描述
可以发现刚刚运行的程序占了99%的cpu，位列第一

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。

在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){

 pid_t pid;
 printf("p1:pid %d ppid %d\n",getpid(),getpid());
 pid = fork();
 if(pid > 0){
  pid =fork();
  if(pid == 0){
  printf("p3: pid %d ppid %d\n",getpid(),getppid());
  }
  if(pid > 0){
    pid = fork();
    if(pid == 0){
     ptintf("p2: pid %d ppid %d\n",getpid(),getppid());
     pid = fork();
     if(pid == 0){
         ptintf("p4: pid %d ppid %d\n",getpid(),getppid());
}
     if(pid >0){
       pid = fork();
       if(pid == 0){
           printf("p5: pid %d ppid %d\n",getpid(),getppid());
}
}
}
}      
}
return 0; 
}

在这里插入图片描述

和所要求的进程树相同，P1为P2和P3的父进程，P2位P4和P5的父进程。

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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
	pid_t p1;
	if(p1==0){
		pid_t p3;
		p3 = fork();
		if(p3 == 0){
			int i;
			for(i=0;i<10;i++){
				printf("p3 pid: %d, ppid: %d\n", getpid(),getppid());
				sleep(1);}
			return 0;}
		else if(p3 > 0){
			pid_t p2;
			p2 = fork();
			if(p2==0){
				pid_t p4;
				p4 = fork();
				if(p4 == 0){
					int i;
					for(i=0;i<10;i++){
						printf("p4 pid: %d, ppid: %d\n", getpid(),getppid());		
						sleep(1);}
					return 0;}
				else if(p4 >0){
					pid_t p5;
					p5 = fork();
					if(p5==0){
						int i;
						for(i=0;i<10;i++){
							printf("p5 pid: %d, ppid: %d\n", getpid(),getppid());
							sleep(1);}
						return 0;}
					else{//p2
						int i;
						for(i=0;i<10;i++){
							if(i==5)
								exit(1);
/*段错误
							if(i==5)
							{
								int *p=NULL;
								*p=0;
							}*/
							printf("p2 pid: %d, ppid: %d\n", getpid(),getppid());
							sleep(1);}
						return 0;}}}}
		int i;
		for(i=0;i<10;i++)
		{printf("p1 pid: %d, ppid: %d\n", getpid(),getppid());
			sleep(1);}
		return 0;}
	sleep(1);}