linux实验四 进程控制实验

一、实验目的 1、掌握进程的概念，明确进程和程序的区别 2、认识和了解并发执行的实质。 3、学习进程创建方法及进程树的概念。 二、实验内容 1、进程的创建 编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每个进程在屏幕上显示一个字符；父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b” 和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。（1分） 【进程控制实验】是Linux操作系统课程中的一个重要环节，旨在帮助学生深入理解进程的概念以及进程间的交互。通过实验，学生能够掌握以下关键知识点： 1. **进程的概念与程序的区别**： 进程是操作系统资源分配的基本单位，它代表了一个正在执行的程序的实例。而程序是静态的，是一组指令的集合，只有被加载到内存并运行时才成为进程。进程拥有独立的内存空间，包括代码、数据、堆和栈等。 2. **并发执行的实质**： 在多道程序设计系统中，多个进程可以同时存在于内存中，并由CPU轮流执行，给人一种并发执行的错觉。实际上，由于CPU的执行速度远超IO设备，进程间的切换是由操作系统调度器来完成的，表现为时间片轮转。 3. **进程创建方法**： 在Linux中，通常使用`fork()`系统调用来创建新进程。`fork()`会复制当前进程的所有资源，包括代码、数据、打开的文件等，创建出一个子进程。子进程和父进程拥有相同的程序计数器（PC），但各自的内存空间是独立的。 4. **进程树的概念**： 当一个进程调用`fork()`创建子进程后，它们之间形成了父子关系，形成了进程树结构。在进程树中，父进程可以继续创建更多子进程，形成分支结构。 5. **`fork()`系统调用**： `fork()`返回值在父进程和子进程中不同，父进程会得到子进程的进程ID（PID），子进程则得到0。如果`fork()`失败，它将返回-1。 6. **进程标识符（PID）和父进程标识符（PPID）**： PID是进程的唯一标识，每个进程都有一个唯一的PID。PPID则是父进程的PID，用于标识其父进程。通过`getpid()`获取当前进程的PID，通过`getppid()`获取当前进程的父进程PID。 7. **进程控制实验内容详解**： - 实验一：创建两个子进程，通过`fork()`系统调用，使得系统中存在一个父进程和两个子进程。由于进程执行的不确定性，父进程可能先于或后于子进程显示字符，造成屏幕显示的随机性。 - 实验二：在每个进程中显示PID和PPID，进一步理解进程间的父子关系。 - 实验三：构建进程树，通过嵌套`fork()`创建更复杂的进程结构。根据不同的进程创建顺序，可以形成如图1或图2所示的进程树。 通过这些实验，学生不仅能理解进程的基本概念，还能实际操作和体验进程的创建、执行和通信过程，为后续学习进程同步、互斥、通信等高级主题奠定基础。