操作系统进程实验

实验一、进程管理(3学时、必做)一、实验目的通过实验使学生进一步了解进程、进程状态、进程控制等基本概念。基本能达到下列具体的目标：1、理解进程PCB的概念，以及PCB如何实现、如何组织以及管理。2、复习数据结构中如何对链的操作，包括建链、删除、插入结点等，来实现进程的管理。二、实验内容1、建立一个结点，即PCB块包括用户标识域、状态域（执行、等待、就绪）、link域。2、建立三个队列（执行队列、就绪队列、等待队列）。3、根据进程状态转换实现对三个队列的具体操作。具体的驱动可以采用时间片算法或手动调度的形式完成三个状态之间的转换4、用switch选择语句选择状态。5、按照自己的设定能完成所有的状态转换的运行（包括创建和运行结束）。三、实验步骤1、复习进程管理三状态模型部分内容。2、预习C++Builder或VC++、Delphi、JBuilder线程编程。3、运行示例程序，进一步明确实验要求。可以采用控制台模式或窗口模式。4、上机编程、调试程序。5、完成实验报告。实验1的附加资料1、控制台模式进程管理的使用说明图1.输入结束字符本程序是输入一个字符串，每个作为一个进程的名称，以指定的字符为结束字符，比较容易实现，其实可以在程序运行期间任意创建进程才是最好的。图2.输入进程名称一次性的创建了多个进程，进入三状态模型，按照要求进行状态之间的转移，只要输入1、2、3、4、5数字，按回车即可。图3.进程管理程序的主界面2、窗口模式的进程管理图4.简单进程管理的主界面创建进程进入就绪队列，其排序可以按照FIFO的形式，也可以按照优先级的形式，为此需要在PCB节点中增加优先级数。进程状态的转化在三个队列之间实现，输入进程的名称，选择合适的功能按钮。如果不符合状态转换的规则，则弹出错误的对话框，说明原因。3、基于时间片调度的进程管理图5.基于时间片的进程管理主界面创建一个进程，给出工作量，每个进程所占的时间片大小为20个单位，实现就绪状态到执行状态之间的转化。如果一个进程在执行，点击其I/O请求即可产生阻塞，实现了等待一个事件的状态转移。阻塞状态到就绪状态需要事件发生，本程序为了简化，过40个时间单位自动解锁。本程序可以在VC、Delphi或VB程序设计语言中实现，容易使用时钟控件。在控制台模式下，该方式不是非常合适。4、Windows2000进程控制Windows所创建的每个进程都从调用CreateProcess()API函数开始，该函数的任务是在对象管理器子系统内初始化进程对象。每一进程都以调用ExitProcess()或TerminateProcess()API函数终止。通常应用程序的框架负责调用ExitProcess()函数。对于C++运行库来说，这一调用发生在应用程序的main()函数返回之后。这些详细的内容可以参考相关的MSDN模块。1）创建进程CreateProcess()调用的核心参数是可执行文件运行时的文件名及其命令行。表2-1详细地列出了每个参数的类型和名称。表1CreateProcess()函数的参数参数名称使用目的LPCTSTRlpApplivationName全部或部分地指明包括可执行代码的EXE文件的文件名LPCTSTRlpCommandLine向可执行文件发送的参数LPSECURIITY_ATTRIBUTES返回进程句柄的安全属性。主要指明这一句柄是否应该由其他lpProcessAttributes子进程所继承LPSECURIITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes返回进程的主线程的句柄的安全属性BOOLbInheritHandle一种标志，告诉系统允许新进程继承创建者进程的句柄DWORDdwCreationFlage特殊的创建标志(如CREATE_SUSPENDED)的位标记LPVOIDlpEnvironment向新进程发送的一套环境变量；如为null值则发送调用者环境LPCTSTRlpCurrentDirectory新进程的启动目录STARTUPINFOlpStartupInfoSTARTUPINFO结构，包括新进程的输入和输出配置的详情LPPROCESS_INFORMATIONlpProcessInformation调用的结果块；发送新应用程序的进程和主线程的句柄和ID可以指定第一个参数，即应用程序的名称，其中包括相对于当前进程的当前目录的全路径或者利用搜索方法找到的路径；lpCommandLine参数允许调用者向新应用程序发送数据；接下来的三个参数与进程和它的主线程以及返回的指向该对象的句柄的安全性有关。然后是标志参数，用以在dwCreationFlags参数中指明系统应该给予新进程什么行为。经常使用的标志是CREATE_SUSPNDED，告诉主线程立刻暂停。当准备好时，应该使用ResumeThread()API来启动进程。另一个常用的标志是CREATE_NEW_CONSOLE，告诉新进程启动自己的控制台窗口，而不是利用父窗口。这一参数还允许设置进程的优先级，用以向系统指明，相对于系统中所有其他的活动进程来说，给此进程多少CPU时间。接着是CreateProcess()函数调用所需要的三个通常使用缺省值的参数。第一个参数是lpEnvironment参数，指明为新进程提供的环境；第二个参数是lpCurrentDirectory，可用于向主创进程发送与缺省目录不同的新进程使用的特殊的当前目录；第三个参数是STARTUPINFO数据结构所必需的，用于在必要时指明新应用程序的主窗口的外观。CreateProcess()的最后一个参数是用于新进程对象及其主线程的句柄和ID的返回值缓冲区。以PROCESS_INFORMATION结构中返回的句柄调用CloseHandle()API函数是重要的，因为如果不将这些句柄关闭的话，有可能危及主创进程终止之前的任何未释放的资源。2）正在运行的进程如果一个进程拥有至少一个执行线程，则为正在系统中运行的进程。通常，这种进程使用主线程来指示它的存在。当主线程结束时，调用ExitProcess()API函数，通知系统终止它所拥有的所有正在运行、准备运行或正在挂起的其他线程。当进程正在运行时，可以查看它的许多特性，其中少数特性也允许加以修改。首先可查看的进程特性是系统进程标识符(PID)，可利用GetCurrentProcessId()API函数来查看，与GetCurrentProcess()相似，对该函数的调用不能失败，但返回的PID在整个系统中都可使用。其他的可显示当前进程信息的API函数还有GetStartupInfo()和GetProcessShutdownParameters()，可给出进程存活期内的配置详情。通常，一个进程需要它的运行期环境的信息。例如API函数GetModuleFileName()和GetCommandLine()，可以给出用在CreateProcess()中的参数以启动应用程序。在创建应用程序时可使用的另一个API函数是IsDebuggerPresent()。可利用API函数GetGuiResources()来查看进程的GUI资源。此函数既可返回指定进程中的打开的GUI对象的数目，也可返回指定进程中打开的USER对象的数目。进程的其他性能信息可通过GetProcessIoCounters()、GetProcessPriorityBoost()、GetProcessTimes()和GetProcessWorkingSetSize()API得到。以上这几个API函数都只需要具有PROCESS_QUERY_INFORMATION访问权限的指向所感兴趣进程的句柄。另一个可用于进程信息查询的API函数是GetProcessVersion()。此函数只需感兴趣进程的PID(进程标识号)。本实验程序清单3-6中列出了这一API函数与GetVersionEx()的共同作用，可确定运行进程的系统的版本号。3）终止进程所有进程都是以调用ExitProcess()或者TerminateProcess()函数结束的。但最好使用前者而不要使用后者，因为进程是在完成了它的所有的关闭“职责”之后以正常的终止方式来调用前者的。而外部进程通常调用后者即突然终止进程的进行，由于关闭时的途径不太正常，有可能引起错误的行为。TerminateProcess()API函数只要打开带有PROCESS_TERMINATE访问权的进程对象，就可以终止进程，并向系统返回指定的代码。这是一种“野蛮”的终止进程的方式，但是有时却是需要的。