兰州大学操作系统实验五进程管理题目和答案.docx

兰州大学操作系统实验五进程管理题目和答案.docx

《兰州大学操作系统实验五进程管理题目和答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《兰州大学操作系统实验五进程管理题目和答案.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

兰州大学操作系统实验五进程管理题目和答案

实验五

实验五

实验名称：

进程管理

实验目的：

1.进一步学习进程的属性

2.学习进程管理的系统调用

3.掌握使用系统调用获取进程的属性、创建进程、实现进程控制等

4.掌握进程管理的基本原理

实验时间pcb

6学时

预备知识：

1.进程属性

1.1getpid（取得进程ID）

表头文件#include

定义函数pid_tgetpid（void）;

函数说明getpid（）用来取得目前进程的进程ID，许多程序利用取到的此值来建立临时文件，以避免临时文件相同带来的问题。

返回值目前进程的进程ID

范例

1.2getppid（取得父进程的进程ID）

表头文件#include

定义函数pid_tgetppid（void）;

函数说明getppid（）用来取得目前进程的父进程ID。

返回值目前进程的父进程ID。

1.3getegid（取得有效的组ID）/etc/shadow存放用户口令信息，主人是root

表头文件#include默认是只读，当然可以修改自己的这个权限

#include其他用户可以通过申请，修改自己的这些

定义函数gid_tgetegid（void）;ls-l/usr/bin/passwd

函数说明getegid（）用来取得执行目前进程有效（effective）组ID。

有效的组ID用来决定进程执行时组的权限。

返回值返回有效的组ID。

Group组

1.4geteuid（取得有效的用户ID）

表头文件#include

#include

定义函数uid_tgeteuid（void）

函数说明geteuid（）用来取得执行目前进程有效的用户ID。

有效的用户ID用来决定进程执行的权限，借由此改变此值，进程可以获得额外的权限。

倘若执行文件的setID位已被设置，该文件执行时，其进程的euid值便会设成该文件所有者的uid。

返回值返回有效的用户ID。

1.5getgid（取得真实的组ID）

表头文件#include

#include

定义函数gid_tgetgid（void）;

函数说明getgid（）用来取得执行目前进程的组ID。

返回值返回组ID

1.6getuid（取得真实的用户ID）

表头文件#include

#include

定义函数uid_tgetuid（void）;

函数说明getuid（）用来取得执行目前进程的用户ID。

返回值用户ID

1.7times（取得进程相关的时间）断异常

表头文件#include

定义函数clock_ttimes（structtms*buf）;

函数说明取得进程运行相关的时间。

参数说明

/*sys/times.h*/

structtms{

clock_ttms_utime;/*进程花在执行用户模式代码上的时间*/<=几十毫秒

clock_ttms_stime;/*进程花在执行内核代码上的时间*/<=几十毫秒

clock_ttms_cutime;/*子进程花在执行用户模式代码上的时间*/

clock_ttms_cstime;/*子进程花在执行内核代码上的时间*/

}

返回值自系统自举后经过的时钟嘀嗒数。

注意时钟嘀嗒数time转换为用户可读的方式，即多少秒，需通过如下方式：

（float）time/sysconf（_SC_CLK_TCK）;sysconf:

宏代表一常量

2.进程创建

2.1system（执行shell命令）通过执行命令产生一个进程

表头文件#include

定义函数intsystem（constchar*string）;mansh-c（不覆盖现有的文件“>”。

）

函数说明system（）会调用fork（）产生子进程，由子进程来调用/bin/sh-cstring来执行参数string字符串所代表的命令，此命令执行完后随即返回原调用的进程。

返回值如果system（）在调用/bin/sh时失败则返回127，其他失败原因返回-1。

若参数string为空指针（NULL），则返回非零值。

2.2fork（建立一个新的进程）创建一个新的与父进程一模一样的子进程

表头文件#include

定义函数pid_tfork（void）;

函数说明fork（）会产生一个新的子进程，其子进程会复制父进程的数据与堆栈空间，并继承父进程的用户代码，组代码，环境变量、已打开的文件代码、工作目录和资源限制等。

Linux使用copy-on-write（COW）技术，只有当其中一进程试图修改欲复制的空间时才会做真正的复制动作，由于这些继承的信息是复制而来，并非指相同的内存空间，因此子进程对这些变量的修改和父进程并不会同步。

此外，子进程不会继承父进程的文件锁定和未处理的信号。

注意Linux不保证子进程会比父进程先执行或晚执行，因此编写程序时要留意死锁或竞争条件的发生。

返回值如果fork（）成功则在父进程会返回新建立的子进程代码（PID），而在新建立的子进程中则返回0。

如果fork失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。

错误代码EAGAIN内存不足。

ENOMEM内存不足，无法配置核心所需的数据结构空间。

exec函数簇

表头文件#include

2.3.1execl（执行文件）

定义函数intexecl（constchar*path,constchar*arg,....）;

函数说明execl（）用来执行参数path字符串所代表的文件路径，接下来的参数代表执行该文件时传递过去的argv（0）、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针（NULL）作结束。

返回值如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。

范例#include

main（）

{

printf（“BEFORE”）;

execl（“/bin/ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0）;

printf（“AFTER”）;//这里的东西被前面覆盖了，被回收了。

}

2.3.2execlp（从PATH环境变量中查找文件并执行）

定义函数intexeclp（constchar*file,constchar*arg,……）；

函数说明execlp（）会从PATH环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针（NULL）作结束。

返回值如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。

错误代码参考execve（）。

范例/*执行ls-al/etc/passwdexeclp（）会依PATH变量中的/bin找到/bin/ls*/

#include

main（）

{

execlp（“ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0）;

}

2.3.3execv（执行文件）

定义函数intexecv（constchar*path,char*constargv[]）;

函数说明execv（）用来执行参数path字符串所代表的文件路径，与execl（）不同的地方在于execve（）只需两个参数，第二个参数利用数组指针来传递给执行文件。

返回值如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。

范例/*执行/bin/ls-al/etc/passwd*/

#include

main（）

{

char*argv[]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0};

execv（“/bin/ls”,argv）;

}

2.3.4execve（执行文件）

定义函数intexecve（constchar*filename,char*constargv[],char*constenvp[]）;

函数说明execve（）用来执行参数filename字符串所代表的文件路径，第二个参数系利用数组指针来传递给执行文件，最后一个参数则为传递给执行文件的新环境变量数组。

返回值如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。

错误代码EACCES

1.欲执行的文件不具有用户可执行的权限。

2.欲执行的文件所属的文件系统是以noexec方式挂上。

3.欲执行的文件或script翻译器非一般文件。

EPERM

1.进程处于被追踪模式，执行者并不具有root权限，欲执行的文件具有SUID或SGID位。

2.欲执行的文件所属的文件系统是以nosuid方式挂上，欲执行的文件具有SUID或SGID位元，但执行者并不具有root权限。

E2BIG参数数组过大

ENOEXEC无法判断欲执行文件的执行文件格式，有可能是格式错误或无法在此平台执行。

EFAULT参数filename所指的字符串地址超出可存取空间范围。

ENAMETOOLONG参数filename所指的字符串太长。

ENOENT参数filename字符串所指定的文件不存在。

ENOMEM核心内存不足

ENOTDIR参数filename字符串所包含的目录路径并非有效目录

EACCES参数filename字符串所包含的目录路径无法存取，权限不足

ELOOP过多的符号连接

ETXTBUSY欲执行的文件已被其他进程打开而且正把数据写入该文件中

EIOI/O存取错误

ENFILE已达到系统所允许的打开文件总数。

EMFILE已达到系统所允许单一进程所能打开的文件总数。

EINVAL欲执行文件的ELF执行格式不只一个PT_INTERP节区

EISDIRELF翻译器为一目录

ELIBBADELF翻译器有问题。

范例#include

main（）

{

char*argv[]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,（char*）0};

char*envp[]={“PATH=/bin”,0}

execve（“/bin/ls”,argv,envp）;

}

2.3.5execvp（执行文件）

定义函数intexecvp（constchar*file,char*constargv[]）;

函数说明execvp（）会从PATH环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个参数argv传给该欲执行的文件。

返回值如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。

范例/*请与execlp（）范例对照*/

#include

main（）

{

char*argv[]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,0};

execvp（“ls”,argv）;

}

3.进程等待find查找文件group查找字符串

3.1wait（等待子进程中断或结束）

表头文件#include

#include

定义函数pid_twait（int*status）;

函数说明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ID也会一快返回。

如果不在意结束状态值，则参数status可以设成NULL。

子进程的结束状态值请参考waitpid（）。

返回值如果执行成功则返回子进程ID（PID），如果有错误发生则返回-1。

失败原因存于errno中。

附加说明

范例#include

#include

#include

#include

main（）

{

pid_tpid;

intstatus,i;

if（fork（）==0）{//子进程代码

printf（“Thisisthechildprocess.pid=%d\n”,getpid（））;

exit（5）;

}else{//父进程代码

sleep

（1）;

printf（“Thisistheparentprocess,waitforchild...\n”;

pid=wait（&status）;//等待

i=WEXITSTATUS（status）;//唤醒遗言放在status中

printf（“child’spid=%d.exitstatus=^d\n”,pid,i）;

}

}

3.2waitpid（等待子进程中断或结束）

表头文件#include

#include

定义函数pid_twaitpid（pid_tpid,int*status,intoptions）;

函数说明waitpid（）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ID也会一快返回。

如果不在意结束状态值，则参数status可以设成NULL。

参数pid为欲等待的子进程ID，其他数值意义如下:

pid<-1等待进程组ID为pid绝对值的任何子进程。

pid=-1等待任何子进程，相当于wait（）。

pid=0等待进程组ID与目前进程相同的任何子进程。

pid>0等待任何子进程ID为pid的子进程。

参数option可以为0或下面的OR组合：

WNOHANG如果没有任何已经结束的子进程则马上返回，不予以等待。

WUNTRACED如果子进程进入暂停执行情况则马上返回，但结束状态不予以理会。

子进程的结束状态返回后存于status，底下有几个宏可判别结束情况

WIFEXITED（status）如果子进程正常结束则为非0值。

WEXITSTATUS（status）取得子进程exit（）返回的结束代码，一般会先用WIFEXITED来判断是否正常结束才能使用此宏。

WIFSIGNALED（status）如果子进程是因为信号而结束则此宏值为真

WTERMSIG（status）取得子进程因信号而中止的信号代码，一般会先用WIFSIGNALED来判断后才使用此宏。

WIFSTOPPED（status）如果子进程处于暂停执行情况则此宏值为真。

一般只有使用WUNTRACED时才会有此情况。

WSTOPSIG（status）取得引发子进程暂停的信号代码，一般会先用WIFSTOPPED来判断后才使用此宏。

返回值如果执行成功则返回子进程ID（PID），如果有错误发生则返回-1。

失败原因存于errno中。

4.信号

4.1kill（传送信号给指定的进程）

表头文件#include

#include

定义函数intkill（pid_tpid,intsig）;

函数说明kill（）可以用来送参数sig指定的信号给参数pid指定的进程。

参数pid有几种情况:

pid>0将信号传给进程ID为pid的进程。

pid=0将信号传给和目前进程相同进程组的所有进程

pid=-1将信号广播传送给系统内所有的进程

pid<0将信号传给进程组ID为pid绝对值的所有进程

返回值执行成功则返回0，如果有错误则返回-1。

错误代码EINVAL参数sig不合法

ESRCH参数pid所指定的进程或进程组不存在

EPERM权限不够无法传送信号给指定进程

范例#include

#include

#include

#include

main（）

{

pid_tpid;

intstatus;

if（!

（pid=fork（）））{

printf（“HiIamchildprocess!

\n”）;

sleep（10）;

return;

}

else{

printf（“sendsignaltochildprocess（%d）\n”,pid）;

sleep

（1）;

kill（pid,SIGABRT）;

wait（&status）;

if（WIFSIGNALED（status））

printf（“chileprocessreceivesignal%d\n”,WTERMSIG（status））;

}

}

4.2signal（设置信号处理方式）

表头文件#include

定义函数void（*signal（intsignum,void（*handler）（int）））;

函数说明signal（）会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。

当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。

如果参数handler不是函数指针，则必须是下列两个常数之一:

SIG_IGN忽略参数signum指定的信号。

SIG_DFL将参数signum指定的信号重设为核心预设的信号处理方式。

返回值返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR（-1）。

附加说明在信号发生跳转到自定的handler处理函数执行后，系统会自动将此处理函数换回原来系统预设的处理方式，如果要改变此操作请改用sigaction（）。

5.进程调度

5.1getpriority（取得程序进程执行优先权）

表头文件#include

#include

定义函数intgetpriority（intwhich,intwho）;

函数说明getpriority（）可用来取得进程、进程组和用户的进程执行优先权。

参数which有三种数值，参数who则依which值有不同定义

whichwho代表的意义

PRIO_PROCESSwho为进程ID

PRIO_PGRPwho为进程的组ID

PRIO_USERwho为用户ID

此函数返回的数值介于-20至20之间，代表进程执行优先权，数值越低代表有较高的优先次序，执行会较频繁。

返回值返回进程执行优先权，如有错误发生返回值则为-1且错误原因存于errno。

附加说明由于返回值有可能是-1，因此要同时检查errno是否存有错误原因。

最好在调用次函数前先清除errno变量。

错误代码ESRCH参数which或who可能有错，而找不到符合的进程。

EINVAL参数which值错误。

5.2setpriority（设置程序进程执行优先权）

表头文件#include

#include

定义函数intsetpriority（intwhich,intwho,intprio）;

函数说明setpriority（）可用来设置进程、进程组和用户的进程执行优先权。

参数which有三种数值，参数who则依which值有不同定义

参数prio介于-20至20之间。

代表进程执行优先权，数值越低代表有较高的优先次序，执行会较频繁。

此优先权默认是0，而只有超级用户（root）允许降低此值。

返回值执行成功则返回0，如果有错误发生返回值则为-1，错误原因存于errno。

ESRCH参数which或who可能有错，而找不到符合的进程

EINVAL参数which值错误。

EPERM权限不够，无法完成设置

EACCES一般用户无法降低优先权

5.3nice（改变进程优先顺序）

表头文件#include

定义函数intnice（intinc）;

函数说明nice（）用来改变进程的进程执行优先顺序。

参数inc数值越大则优先顺序排在越后面，即表示进程执行会越慢。

只有超级用户才能使用负的inc值，代表优先顺序排在前面，进程执行会较快。

返回值如果执行成功则返回0，否则返回-1，失败原因存于errno中。

错误代码EPERM一般用户企图转用负的参数inc值改变进程优先顺序。

6.其他

6.1atexit（设置程序正常结束前调用的函数）

表头文件#include

定义函数intatexit（void（*function）（void））;

函数说明atexit（）用来设置一个程序正常结束前调用的函数。

当程序通过调用exit（）或从main中返回时，参数function所指定的函数会先被调用，然后才真正由exit（）结束程序。

返回值如果执行成功则返回0，否则返回-1，失败原因存于errno中。

范例#include

voidmy_exit（void）

{

printf（“beforeexit（）!

\n”）;

}

main（）

{

atexit（my_exit）;

exit（0）;

}

6.2exit（正常结束进程）

表头文件#include

定义函数voidexit（intstatus）;

函数说明exit（）用来正常终结目前进程的执行，并把参数status返回给父进程，而进程所有的缓冲区数据会自动写回并关闭未关闭的文件。

实验要求:

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，真实用户ID，有效用户ID，真实用户组ID，有效用户组ID。

并分析真实用户ID和有效用户ID的区别。

2.阅读如下程序：

/*processusingtime*/

#include

#include

#include

#include

#include

voidtime_print（char*,clock_t）;

intmain（void）

{

clock_tstart,end;

structtmst_start,t_end;

start=times（&t_start）;

system（“grepthe/usr/doc/*/*>/dev/null2>/dev/nu