操作系统第一次实验.docx

1、查看系统中的task_struct结构，了解PCB所包含信息。2、列出当前终端上启动的所有进程。试观察屏幕上的显示结果。3、显示系统中的进程状态。试观察记录屏幕上的显示结果。4、显示linux系统中的进程树。试观察分析屏幕上的显示结果。 操作系统实验主要围绕进程的管理和控制展开，通过一系列的实践操作，深入理解进程的特性、结构以及在Linux系统中的实现方式。下面将详细阐述实验涉及的知识点。 我们需要理解进程控制块（PCB，Process Control Block）的概念。PCB是操作系统用于存储进程相关信息的数据结构，它包含了进程的状态、标识符、资源分配情况、调度信息等。在Linux系统中，PCB的具体实现是`task_struct`结构体。这个结构体包含了进程的各种状态信息，如进程是否可运行（`state`）、调度标志（`flags`）、优先级（`prio`）以及CPU权限（`cpus_allowed`）等。`task_struct`结构体在内核源码的`include/linux/sched.h`文件中定义，其内容非常丰富，涉及到进程的多个方面。 实验的四个任务分别对应了不同的进程管理操作： 1. 查看`task_struct`结构：这一步旨在理解PCB中的信息，如进程ID（PID）、父进程ID（PPID）、资源分配等。`task_struct`结构体中的`pid`字段表示进程ID，`pgrp`表示进程组ID，而`parent`和`children`链表则关联了父进程和子进程。 2. 列出所有进程：这一步可以通过`ps`命令来实现，展示出系统中当前运行的所有进程及其相关信息，包括进程ID、状态、CPU和内存使用率等。 3. 显示进程状态：通过`ps -l`或`top`命令可以查看每个进程的状态，如运行（R）、睡眠（S）、停止（T）和僵尸（Z）等。状态字段通常在`state`字段中表示。 4. 展示进程树：使用`pstree`命令可以以树状结构显示进程之间的层次关系，直观地看出父进程与子进程的层次结构。 此外，进程在Linux中主要分为三部分：程序段（包含了可执行的机器指令）、数据段（包含进程运行时使用的变量和数据）和进程控制块（`task_struct`）。程序段通常是只读的，而数据段则是可读写的。`task_struct`结构体中还包括了进程的调度策略（`policy`）、时间片（`time_slice`）和内存管理结构（`mm_struct`指针）等关键信息。 实验过程中，学生还将学习如何使用系统调用来创建和控制进程，例如`fork()`用于创建新进程，`wait()`和`waitpid()`用于等待子进程结束，`execve()`用于替换进程的执行上下文。这些系统调用是操作系统提供的接口，让程序员能够实现多进程并发执行。 这个实验旨在让学生掌握进程的基本概念，了解Linux系统中进程的组织和管理，以及如何通过系统调用进行进程控制，加深对操作系统核心功能的理解。通过实际操作，学生们将能更好地掌握进程并发执行的实质，并对Linux内核有更深入的认识。