实验一一进程的创建实验.pdf

实验一

（一）进程的创建实验

实验目的

1、掌握进程的概念，明确进程的含义

2、认识并了解并发执行的实质

实验内容

1、编写一段程序，使用系统调用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a，子进程分别显示字符b和字符c。试观察记录屏幕上的显示

结果，并分析原因。

2、修改上述程序，每一个进程循环显示一句话。子进程显示daughter…

及son……，父进程显示parent……，观察结果，分析原因。

实验准备

（1）阅读LINUX的fork.c源码文件（见附录二），分析进程的创建过程。

（2）阅读LINUX的sched.c源码文件(见附录三)，加深对进程管理概念的

认识。

实验指导

一、进程

UNIX中，进程既是一个独立拥有资源的基本单位，又是一个独立调度的基

本单位。一个进程实体由若干个区（段）组成，包括程序区、数据区、栈区、共

享存储区等。每个区又分为若干页，每个进程配置有唯一的进程控制块PCB，

用于控制和管理进程。

PCB的数据结构如下：

1、进程表项（ProcessTableEntry）。包括一些最常用的核心数据：

进程标识符PID、用户标识符UID、进程状态、事件描述符、进程和U区

在内存或外存的地址、软中断信号、计时域、进程的大小、偏置值nice、指向就

绪队列中下一个PCB的指针P_Link、指向U区进程正文、数据及栈在内存区域

的指针。

2、U区（UArea）。用于存放进程表项的一些扩充信息。

每一个进程都有一个私用的U区，其中含有：进程表项指针、真正用户标

识符u-ruid(readuserID)、有效用户标识符u-euid(effectiveuserID)、用户

文件描述符表、计时器、内部I/O参数、限制字段、差错字段、返回值、信号处

理数组。

由于UNIX系统采用段页式存储管理，为了把段的起始虚地址变换为段在系

统中的物理地址，便于实现区的共享，所以还有：

3、系统区表项。以存放各个段在物理存储器中的位置等信息。

系统把一个进程的虚地址空间划分为若干个连续的逻辑区，有正文区、数据

区、栈区等。这些区是可被共享和保护的独立实体，多个进程可共享一个区。为

了对区进行管理，核心中设置一个系统区表，各表项中记录了以下有关描述活动

区的信息：

区的类型和大小、区的状态、区在物理存储器中的位置、引用计数、指向文

件索引结点的指针。

4、进程区表

系统为每个进程配置了一张进程区表。表中，每一项记录一个区的起始虚地

址及指向系统区表中对应的区表项。核心通过查找进程区表和系统区表，便可将

区的逻辑地址变换为物理地址。

二、进程映像

UNIX系统中，进程是进程映像的执行过程，也就是正在执行的进程实体。

它由三部分组成：

1、用户级上、下文。主要成分是用户程序；

2、寄存器上、下文。由CPU中的一些寄存器的内容组成，如PC，PSW，

SP及通用寄存器等；

3、系统级上、下文。包括OS为管理进程所用的信息，有静态和动态之分。

三、所涉及的系统调用

1、fork()

创建一个新进程。

系统调用格式：

pid=fork()

参数定义：

intfork()

fork()返回值意义如下：

0：在子进程中，pid变量保存的fork()返回值为0，表示当前进程是子进

程。

0：在父进程中，pid变量保存的fork()返回值为子进程的id值（进程唯

一标识符）。

-1：创建