哈工大《操作系統(tǒng)》實驗3

2014級本科操作系統(tǒng)實驗報告（實驗3）學生姓名曾帥學號1143710412 院系軟件學院任課教師范國祥實驗TAXXX實驗地點軟件學院三樓實驗室實驗時間2016年05月26日 星期四實驗題目進程管理實驗學時3學時實驗目的：l 掌握Linux下的多進程編程技術； l 通過對進程運行軌跡的跟蹤來形象化進程的概念； l 在進程運行軌跡跟蹤的基礎上進行相應的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從而能對進程調度算法進行實際的量化評價，更進一步加深對調度和調度算法的理解，獲得能在實際操作系統(tǒng)上對調度算法進行實驗數(shù)據(jù)對比的直接經驗。實驗內容及要求：（1）基于模板“process.c”編寫多進程的樣本程序，實現(xiàn)如下功能： l 所有子進程都并行運行，每個子進程的實際運行時間一般不超過30秒； l 父進程向標準輸出打印所有子進程的id，并在所有子進程都退出后才退出。（2）在Linux 0.11上實現(xiàn)進程運行軌跡的跟蹤?；救蝿帐窃趦群酥芯S護一個日志文件/var/process.log，把從操作系統(tǒng)啟動到系統(tǒng)關機過程中所有進程的運行軌跡都記錄在這一log文件中。 （3）在修改過的Linux0.11上運行樣本程序，通過分析log文件，統(tǒng)計該程序建立的所有進程的等待時間、完成時間（周轉時間）和運行時間，然后計算平均等待時間，平均完成時間和吞吐量。可以自己編寫統(tǒng)計程序，也可以使用python腳本程序“stat_log.py”進行統(tǒng)計。 （4）修改Linux0.11進程調度的時間片，然后再運行同樣的樣本程序，統(tǒng)計同樣的時間數(shù)據(jù)，和原有的情況對比，體會不同時間片帶來的差異。實驗過程描述、結果及思考：簡要描述實驗過程（含操作步驟及看到的結果）。（1） 在ubuntu下，利用系統(tǒng)提供的進程控制函數(shù)fork、wait系統(tǒng)調用編寫多進程程序process.c，編譯運行，分析運行結果，之后開始修改linux0.11內核。（2） 在init/main.c中的main()中添加創(chuàng)建日志文件/var/process.log的語句。需要在把log文件關聯(lián)到文件描述符3，0 1 2分別是stdin stdout和stderr，按照如下方式修改：（3） 向kernel/printk.c中添加日志打印功能，將以下代碼添加到原文件中：（4） 在kernel/fork.c、kernel/sched.c和kernel/exit.c中，找到正確的狀態(tài)轉換點，并添加合適的狀態(tài)信息，把它輸出到log文件之中。fork.c的修改如下：exit.c的修改如下：sched.c的修改如下：（5） 用（4）中修改后的3個程序分別替換linux0.11中原有的程序，并編譯內核。（6） 運行虛擬機，編譯并運行process.c。（7） 在虛擬機上運行l(wèi)s -l /var”或“l(fā)l /var”查看process.log是否建立，及它的屬性和長度；（8）給stat_log.py加上執(zhí)行權限（chmod +x stat_log.py），運行“./stat_log.py process.log 0 1 2 3 4 5 -g”（只統(tǒng)計PID為0、1、2、3、4和5的進程）（9） 修改時間片include/linux/sched.h宏INIT_TASK中定義的：0,15,15, 分別對應state、counter和priority，將priority值修改，即可實現(xiàn)對時間片大小的調整。問題回答：（1）結合自己的體會，談談從程序設計者的角度看，單進程編程和多進程編程最大的區(qū)別是什么單進程編程較于多進程編程要更簡單，CPU利用率低，因為單進程是順序執(zhí)行的，而多進程編程是同步執(zhí)行的，需要復雜且靈活的調度算法，充分利用CPU資源，所以情況要復雜得多。在設計多進程編程時，要考慮資源的分配，時間片的分配等達到系統(tǒng)調度的平衡。要綜合考慮所有進程的情況以達到最優(yōu)的并行執(zhí)行效果。且多進程編程的功能更為強大，且應用范圍較于單進程編程更加廣泛。（2）你是如何修改時間片的？僅針對樣本程序建立的進程，在修改時間片前后，log文件的統(tǒng)計結果（不包括Graphic）都是什么樣？結合你的修改分析一下為什么會這樣變化，或者為什么沒變化？include/linux/sched.h宏INIT_TASK中定義的：0,15,15, 分別對應state、counter和priority，將priority值修改，即可實現(xiàn)對時間片大小的調整。在修改時間片將priority由15改為150后，Process 920 中Turnaround, Waiting, CPU