哈工大操作系统实验3—进程管理

实验步骤

（1）在ubuntu下，利用系统提供的进程控制函数fork、wait系统调用编写多进程程序process.c，编译运行，分析运行结果.

后面开始修改linux0.11内核：

（2）在init/main.c中的main()中添加创建日志文件/var/process.log的语句.

（3）在printk.c中添加日志打印功能。

（4）在fork.c、sched.c和exit.c中，找到正确的状态转换点，并添加合适的状态信息

（5）用（4）中修改后的3个程序分别替换linux0.11中原有的程序，并编译内核。

（6）运行虚拟机，编译并运行process.c.

（7）在虚拟机上运行ls -l /var”或“ll /var”查看process.log是否建立，及它的属性和长度；运行“vi /var/process.log”或“more /var/process.log”查看整个log文件。检查打印出的状态转换信息是否正确。

（8）阅读0.11的调度函数schedule，分析linux的调度算法，思考下面两个问题

a、进程counter是如何初始化的？

b、当进程的时间片用完时，被重新赋成何值？

（9）对现有的调度算法进行时间片大小的修改，并重新编译、运行内核进行验证。

(1)process.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/times.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>

#define HZ	100

void cpuio_bound(int last, int cpu_time, int io_time);

int main(int argc, char * argv[])
{
       pid_t Pid1;
       pid_t Pid2;
       pid_t Pid3;
       
       Pid1 = fork(); 
       if (Pid1 < 0) printf("error in fork!"); 
       else if (Pid1 == 0) 
            {
                 printf("child process 1:\n");
                 cpuio_bound(5, 2, 2);
            }
          
       Pid2 = fork();
       if (Pid2 < 0) printf("error in fork!"); 
       else if (Pid2 == 0) 
            {
                 printf("child process 2:\n");
                 cpuio_bound(5, 4, 0);
            }

       Pid3 = fork();
       if (Pid3 < 0) printf("error in fork!"); 
       else if (Pid3 == 0) 
            {
                 printf("child process 3:\n");
                 cpuio_bound(5, 0, 4);
            }

       printf("This process's Pid is %d\n", getpid());
       printf("Pid of child process 1 is %d\n", Pid1);
       printf("Pid of child process 2 is %d\n", Pid2);
       printf("Pid of child process 3 is %d\n", Pid3);
       wait(NULL);
       wait(NULL);
       wait(NULL);
       return 0;
}

/*
 * 此函数按照参数占用CPU和I/O时间
 * last: 函数实际占用CPU和I/O的总时间，不含在就绪队列中的时间，>=0是必须的
 * cpu_time: 一次连续占用CPU的时间，>=0是必须的
 * io_time: 一次I/O消耗的时间，>=0是必须的
 * 如果last > cpu_time + io_time，则往复多次占用CPU和I/O
 * 所有时间的单位为秒
 */
void cpuio_bound(int last, int cpu_time, int io_time)
{
	struct tms start_time, current_time;
	clock_t utime, stime;
	int sleep_time;

	while (last > 0)
	{
		/* CPU Burst */
		times(&start_time);
		/* 其实只有t.tms_utime才是真正的CPU时间。但我们是在模拟一个
		 * 只在用户状态运行的CPU大户，就像“for(;;);”。所以把t.tms_stime
		 * 加上很合理。*/
		do
		{
			times(¤t_time);
			utime = current_time.tms_utime - start_time.tms_utime;
			stime = current_time.tms_stime - start_time.tms_stime;
		} while ( ( (utime + stime) / HZ )  < cpu_time );
		last -= cpu_time;

		if (last <= 0 )
			break;

		/* IO Burst */
		/* 用sleep(1)模拟1秒钟的I/O操作 */
		sleep_time=0;
		while (sleep_time < io_time)
		{
			sleep(1);
			sleep_time++;
		}
		last -= sleep_time;
	}
}

(2)init/main.c

打开log文件

为了能尽早开始记录，应当在内核启动时就打开log文件。内核的入口是init/main.c中的main()（Windows环境下是start(