操作系统实验报告主要关注的是进程管理和Linux操作系统的应用。实验旨在帮助学生深入理解进程的概念，区别进程与程序，并掌握在Linux环境下如何创建、控制和管理进程，特别是守护进程的创建。
**实验目标与原理**
1. **进程概念理解**：进程是程序在执行过程中的实例，具有独立的内存空间和执行路径，与程序的静态存在形式有本质区别。
2. **进程创建与撤销**：在Linux中，可以通过系统调用`fork()`创建新进程，`exit()`或`_exit()`撤销进程。并发执行使得多个进程可以在同一时间片内轮流执行。
3. **守护进程创建**：守护进程是在后台运行且无控制终端的进程，常用在系统服务中。创建步骤包括：创建子进程、脱离会话、改变工作目录、重置文件权限掩码以及关闭文件描述符。
**实验内容**
1. **获取进程信息**：使用`ps`命令查看当前系统中的进程状态，如进程ID(PID)、父进程ID(PGID)等。
2. **进程创建与控制**：通过编程实现父进程创建子进程，两者并发或同步执行特定任务。例如，使用`fork()`创建进程，通过`if`判断条件来区分父子进程，并使用`sleep()`函数控制输出间隔。
**实验代码示例**
- 并发输出：
```c
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main() {
pid_t pt;
printf("Hello world!\n");
int i;
pt = fork();
for(i = 0; i < 5; i++) {
if(pt == -1) printf("Fork error.\n");
else if(pt > 0) { // 父进程
printf("I am a parent.\n");
sleep(1);
}
else { // 子进程
printf("I am a child.\n");
sleep(1);
}
}
return 0;
}
```
- 同步输出：
```c
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main() {
pid_t pt;
printf("Hello world!\n");
int i;
pt = fork();
for(i = 0; i < 5; i++) {
if(pt == -1) printf("Fork error.\n");
else if(pt > 0) { // 父进程
// 子进程完成输出后，父进程再输出
}
else { // 子进程
printf("I am a child.\n");
sleep(1);
}
}
return 0;
}
```
**思考题解答**
1. **程序与进程的区别**：
- 程序是静态的，是有序代码的集合，而进程是动态的，是程序的执行实例。
- 进程是临时的，随着执行结束而消失，而程序可长期保存。
- 进程包含程序、数据和进程控制块，而程序仅包含代码。
- 一个程序可以对应多个并发执行的进程，一个进程也可能执行多个程序。
2. **Linux进程类型**：
- 交互进程：与用户交互，响应用户输入。
- 批处理进程：一次性处理大量数据，不需用户交互。
- 守护进程：在后台运行，提供持续服务，如网络服务器。
3. **`fork()`与`vfork()`的区别**：
- `fork()`创建完整副本，父子进程各自拥有独立的内存空间。
- `vfork()`创建子进程后，子进程共享父进程的地址空间，直到调用`exec()`或`exit()`。
- `vfork()`效率更高，但需谨慎处理，因为它可能导致父进程被阻塞，直到子进程结束或调用`exec()`。
实验通过实践加深了学生对操作系统中进程管理的理解，特别是进程的创建、同步与通信，以及守护进程的特性。通过编写代码并观察执行结果，有助于巩固理论知识，并提高实际操作能力。
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