操作系统第2次实验报告：创建进程

袁祎琦
201821121033
计算1812

1. 编写程序

在服务器上用VIM编辑器编写一个程序：一个进程创建（fork）两个子进程。给出源代码：

以下是fork.c文件的代码：

 1 #include<sys/types.h> //提供pid_t定义
 2 #include<unistd.h>
 3 #include<stdio.h>
 4 int main(){
 5      pid_t fpid1,fpid2;//fpid表示fork函数返回的值
 7      fpid1= fork();
 8      if(fpid1<0){
 9          printf("error in fork!\n");
10          return 0;
11      }
12      else if(fpid1==0){//子进程1
13          printf("Child1 process,my process id is %d\n",getpid());
14      }
15      else{
16          fpid2=fork();
17          if(fpid2<0){
18              printf("error in fork!\n");
19              return 0;
20          }
21          else if(fpid2==0){//子进程2
22              printf("Child2 process,my process id is %d\n",getpid());
23          }
24          else{//父进程
25              printf("Parent process,my process id is %d\n",getpid());
26          }
27          sleep(100);//使用sleep函数，便于打印进程树
28      }
29 }

2. 打印进程树

2.1、对与上述代码，使用gcc进行编译，操作命令： gcc -o fork fork.c

　　如果编译成功，则终端不会报错。

2.2、编译成功后，使用 ls 命令，会发现在目录下多了一个fork名称的可执行程序Hello：

使用 ./fork &运行可执行文件，&符号的意思是后台运行，这时候会给出一个pid。但是如果已经使用了sleep函数进行延时，也可以另外开一个终端，这时候跑出来的pid有三个（因为一个父进程，两个子进程）你需要找出父进程的pid，使用./fork命令。

2.3、 使用 pstree -p 995 命令，其中995是父进程的PID。

3. 解读进程相关信息

3.1 ps -ef 使用`ps -ef`给出所创建进程的信息，并分析每个字段的含义。

将上面的输出整理为：

ps -ef|grep "fork"
UID        PID    PPID  C  STIME   TTY      TIME        CMD
yuanyiqi   995    751   0  20:37   pts/1    00:00:00  ./fork
yuanyiqi   996    995   0  20:37   pts/1    00:00:00   [fork] <defunct>
yuanyiqi   997    995   0  20:37   pts/1    00:00:00  ./fork
yuanyiqi  1214    1125  0  20:38   pts/5    00:00:00  grep --color=auto fork

UID：进程所属用户；
PID：进程号；
PPID：父进程号；
C：占用的CPU使用率；
STIME：进程运行的时间；
TTY：终端的次要装置号码；
TIME：执行的时间；
CMD：进程所执行的指令。

各字段的值释义，以第一行为例：

(1)yuanyiqi是用户ID；

(2)995是996(子进程)，997(子进程)父进程ID；

(3)751是995的父进程ID；

(4)pts/1，虚拟终端号，打开一个终端，这个终端就是pts/0，再打开一个，就是pts/1；

(5)TIME：进程0时0分0秒就执行完了；

(6)CMD：第一行的指令为./fork。

3.2 ps -aux 使用`ps -aux`给出所创建进程的信息，并分析每个字段的含义。

由于没来得及，还没输入该语句，程序已经执行完了，所以另外又执行了一次 ./fork 命令。

此时输入 ps -aux|grep "fork" 命令，得出:

将上面的输出整理得出以下：

USER      PID   %CPU %MEM  VSZ   RSS  TTY     STAT  START   TIME COMMAND
yuanyiqi  3861  0.0  0.0   4508   720 pts/1    S+   20:56   0:00 ./fork
yuanyiqi  3862  0.0  0.0      0     0 pts/1    Z+   20:56   0:00 [fork] <defunct>
yuanyiqi  3863  0.0  0.0   4508    72 pts/1    S+   20:56   0:00 ./fork
yuanyiqi  3869  0.0  0.0  13772  1116 pts/5    S+   20:56   0:00 grep --color=auto fork

USER：进程所属用户的用户名；
PID：进程号；
%CPU：占用的CPU使用率；
%MEM：占用的内存使用率；
VSZ：占用的虚拟机内存大小；
RSS：占用的内存大小；
TTY：终端的次要装置号码；
START：进程开始时间；
COMMAND：进程执行的指令。

各字段的值释义，以第一行为例：

(1)yuanyiqi为用户ID；

(2)3861为3862(子进程)、3863(子进程)的父进程；

(3)CPU使用率为0；

(4)内存使用率为0；

(5)占用虚拟机内存大小为4508K；

(6)占用内存大小为720K；

(7)pts/1为虚拟终端号；

(8)3861处于睡眠状态，“+”位于后台的进程组。(1、R：正在运行，可执行状态；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2、S：处于可中断的睡眠状态；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3、D：无法中断的休眠状态；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4、T：暂停状态或跟踪状态；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5、Z：退出状态，进程成为僵尸进程；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6、X：退出状态，进程即将被销毁；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 <高优先级

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　n低优先级

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　s(小写)包含子进程

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　+位于后台的进程组)

(9)START：进程开始时间为20:56分；

(10)进程的持续时间：0分0秒；

(11)3861所执行的指令为 ./fork

4. 通过该实验产生新的疑问及解答

问题一：根据父子进程这个名称，是不是会根据名字，认为父进程一定比子进程先执行？

答：子进程和父进程执行的是同一个程序，绝大部分就是原进程（也就是该进程的父进程）的拷贝，使用fork()以后，子进程就相当于父进程的兄弟一样了，这个子进程和父进程不同的地方只有它的ID和其父进程的ID。

所以fork()之后，除非采用了同步手段，否则不能确定谁先运行，也不确定谁先结束它们是处于竞争关系，在父进程执行过程中，子进程可以抢占资源。

问题二：sleep()函数在C语言中的意义？

答：这个函数具有不同含义，功能：执行挂起一段时间，用法：usigned sleep(unsigned seconds)，注意，如果使用的头文件是#include<windows.h>，则Sleep(1000)表示休息1秒，当然，此次实验是在linux平台下进行的，使用的头文件是#include<unistd.h>，sleep(1)表示休息1秒。

问题三：既然可以创建进程，那怎样实现撤销进程呢？

答：进程终止的一般方式是调用exit()库函数。进程终止：

1、有exit_group()系统调用，它终止整个线程组；

2、exit()系统调用，它终止某一个线程。那么进程删除呢？wait()库函数，会检查子进程是否终止，如果子进程已经终止，那么它的终止代号将告诉父进程这个任务是否已成功地完成。

问题四：根据多方了解，fork()和vfork()都是创建一个进程函数，那么它们有什么区别呢?

答：(1)、fork()：子进程拷贝父进程的数据段，代码段；vfork()子进程与父进程共享数据段。

　　(2)、fork()父子进程的执行次序不确定（如我的问题一所说）；vfork()保证子进程先运行。

　　(3)、其他我还不了解。