哈工大《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)3

2014級(jí)本科操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（實(shí)驗(yàn)3）學(xué)生姓名曾帥學(xué)號(hào)1143710412 院系軟件學(xué)院任課教師范國(guó)祥實(shí)驗(yàn)TAXXX實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)軟件學(xué)院三樓實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)時(shí)間2016年05月26日 星期四實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簂 掌握Linux下的多進(jìn)程編程技術(shù)； l 通過(guò)對(duì)進(jìn)程運(yùn)行軌跡的跟蹤來(lái)形象化進(jìn)程的概念； l 在進(jìn)程運(yùn)行軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從而能對(duì)進(jìn)程調(diào)度算法進(jìn)行實(shí)際的量化評(píng)價(jià)，更進(jìn)一步加深對(duì)調(diào)度和調(diào)度算法的理解，獲得能在實(shí)際操作系統(tǒng)上對(duì)調(diào)度算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比的直接經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求：（1）基于模板“process.c”編寫多進(jìn)程的樣本程序，實(shí)現(xiàn)如下功能： l 所有子進(jìn)程都并行運(yùn)行，每個(gè)子進(jìn)程的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間一般不超過(guò)30秒； l 父進(jìn)程向標(biāo)準(zhǔn)輸出打印所有子進(jìn)程的id，并在所有子進(jìn)程都退出后才退出。（2）在Linux 0.11上實(shí)現(xiàn)進(jìn)程運(yùn)行軌跡的跟蹤?；救蝿?wù)是在內(nèi)核中維護(hù)一個(gè)日志文件/var/process.log，把從操作系統(tǒng)啟動(dòng)到系統(tǒng)關(guān)機(jī)過(guò)程中所有進(jìn)程的運(yùn)行軌跡都記錄在這一log文件中。 （3）在修改過(guò)的Linux0.11上運(yùn)行樣本程序，通過(guò)分析log文件，統(tǒng)計(jì)該程序建立的所有進(jìn)程的等待時(shí)間、完成時(shí)間（周轉(zhuǎn)時(shí)間）和運(yùn)行時(shí)間，然后計(jì)算平均等待時(shí)間，平均完成時(shí)間和吞吐量?？梢宰约壕帉懡y(tǒng)計(jì)程序，也可以使用python腳本程序“stat_log.py”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 （4）修改Linux0.11進(jìn)程調(diào)度的時(shí)間片，然后再運(yùn)行同樣的樣本程序，統(tǒng)計(jì)同樣的時(shí)間數(shù)據(jù)，和原有的情況對(duì)比，體會(huì)不同時(shí)間片帶來(lái)的差異。實(shí)驗(yàn)過(guò)程描述、結(jié)果及思考：簡(jiǎn)要描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程（含操作步驟及看到的結(jié)果）。（1） 在ubuntu下，利用系統(tǒng)提供的進(jìn)程控制函數(shù)fork、wait系統(tǒng)調(diào)用編寫多進(jìn)程程序process.c，編譯運(yùn)行，分析運(yùn)行結(jié)果，之后開始修改linux0.11內(nèi)核。（2） 在init/main.c中的main()中添加創(chuàng)建日志文件/var/process.log的語(yǔ)句。需要在把log文件關(guān)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(zhuǎn)換點(diǎn)，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(gè)程序分別替換linux0.11中原有的程序，并編譯內(nèi)核。（6） 運(yùn)行虛擬機(jī)，編譯并運(yùn)行process.c。（7） 在虛擬機(jī)上運(yùn)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(zhǎng)度；（8）給stat_log.py加上執(zhí)行權(quán)限（chmod +x stat_log.py），運(yùn)行“./stat_log.py process.log 0 1 2 3 4 5 -g”（只統(tǒng)計(jì)PID為0、1、2、3、4和5的進(jìn)程）（9） 修改時(shí)間片include/linux/sched.h宏INIT_TASK中定義的：0,15,15, 分別對(duì)應(yīng)state、counter和priority，將priority值修改，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間片大小的調(diào)整。問題回答：（1）結(jié)合自己的體會(huì)，談?wù)剰某绦蛟O(shè)計(jì)者的角度看，單進(jìn)程編程和多進(jìn)程編程最大的區(qū)別是什么單進(jìn)程編程較于多進(jìn)程編程要更簡(jiǎn)單，CPU利用率低，因?yàn)閱芜M(jìn)程是順序執(zhí)行的，而多進(jìn)程編程是同步執(zhí)行的，需要復(fù)雜且靈活的調(diào)度算法，充分利用CPU資源，所以情況要復(fù)雜得多。在設(shè)計(jì)多進(jìn)程編程時(shí)，要考慮資源的分配，時(shí)間片的分配等達(dá)到系統(tǒng)調(diào)度的平衡。要綜合考慮所有進(jìn)程的情況以達(dá)到最優(yōu)的并行執(zhí)行效果。且多進(jìn)程編程的功能更為強(qiáng)大，且應(yīng)用范圍較于單進(jìn)程編程更加廣泛。（2）你是如何修改時(shí)間片的？?jī)H針對(duì)樣本程序建立的進(jìn)程，在修改時(shí)間片前后，log文件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（不包括Graphic）都是什么樣？結(jié)合你的修改分析一下為什么會(huì)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(duì)應(yīng)state、counter和priority，將priority值修改，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間片大小的調(diào)整。在修改時(shí)間片將priority由15改為150后，Process 920 中Turnaround, Waiting, CPU