Linux操作系统实验

2021SC@SDUSC

1. 树莓派4b
2. Ubuntu Desktop 21.04

在Linux 系统中，父进程通过调用fork函数创建一个新的运行的子进程。

#include 
#include 

pid_t fork(void);

关于fork函数，有如下特性：

子进程得到与父进程用户级虚拟地址空间相同的(但是独立的)一份副本，包括代码和数据段、堆、共享库以及用户栈。子进程还获得与父进程任何打开文件描述符相同的副本，这就意味着当父进程调用fork时，子进程可以读写父进程中打开的任何文件。父进程和新创建的子进程之间最大的区别在于它们有不同的PID。

—— 《深入理解计算机系统》

下面列出测试文件processTest.c的代码：

#include 
#include 
#include 

int main()
{
	pid_t pid;
    int i = 100;	
	pid = fork();
	if(pid == -1)
	{
		printf("Creat fork error!!!n");
		exit(1);
	}
	else if(pid)
	{
		i++;
		printf("The father i = %d.n",i);
		printf("The father return %d.n",pid);			
		printf("The father pid is %d.n",getpid());		
		printf("The father ppid is %d.n",getppid());	
		while(1); //避免进程退出		
	}
	else
	{
		i++;	
		printf("nThe child i = %d.n",i);
		printf("The child return %d.n",pid);	
		printf("The child pid is %d.n",getpid());	
		printf("The child ppid is %d.n",getppid());
		while(1); //避免进程退出	
	}
	return 0;
}

根据以上代码后，我们使用如下命令生成可执行文件：

gcc processTest.c o processTest

在Ubuntu Desktop下运行结果如图：

 为什么会产生这种结果呢？在CSAPP中，已经给出了解答：

• 调用一次，返回两次。fork函数被父进程调用一次，但是却返回两次——一次是返回到父进程，一次是返回到新创建的子进程。
• 并发执行。父进程和子进程是并发运行的独立进程。内核能够以任意方式交替执行
  它们的逻辑控制流中的指令。
• 相同但是独立的地址空间。两个进程的地址空间都是相同的。每个进程有相同的
  用户栈、相同的本地变量值、相同的堆、相同的全局变量值，以及相同的代码。
• 共享文件。父进程和子进程都把它们的输出显示在屏幕上。原因是子进程继承了父进程所有的打开文件。当父进程调用fork时，stdout文件是打开的，并指向屏幕。子进程继承了这个文件，因此它的输出也是指向屏幕的。

——《深入理解计算机系统》

 这就不难理解为什么会产生如图的输出结果。

Linux中的信号一个正实数，它定义在系统头文件中 ，它一般用来通知某进程有中断异常。下图展示了Linux系统支持的30 种不同类型的信号。

 下面列出测试代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int wait_mark;

void stop(){
	wait_mark = 0;
}

void waiting(){
	while(wait_mark == 1); 
}

int main(){
    int p1, p2;
    while((p1 = fork()) == -1);
    if(p1 == 0){
        wait_mark = 1;
	    signal(SIGINT, SIG_IGN);
        signal(16, stop);
        waiting();
        printf("nchild process p1 is killed by parent!n");
	    sleep(3);
        exit(0);
    }else{
        while((p2 = fork()) == -1);
        if(p2 == 0){
            wait_mark = 1;
            signal(SIGINT, SIG_IGN);
            signal(17, stop); 
            waiting();
            printf("nchild process p2 is killed by parent!n");
	    sleep(3);
	    exit(0);
        }else{
            wait_mark = 1;
            signal(SIGINT, stop);
            waiting();
            kill(p1, 16);
            kill(p2, 17);
            wait(0);
            wait(0);
            printf("nparent process is killed !n");
            exit(0);
        }
    }
}

运行结果如下：

在本实验当中，创建 2 个进程，通过系统调用 signal() 捕捉键盘上的中断信号。捕捉到中断信号后，父进程用系统调用 kill() 向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出信息后终止 。可以看到，我们让子进程 1 接受父进程软中断信号 17 然后转向 stop() 函数，而如果 等待标记不为 0 那么就一直等待父进程的信号 ，其中非常重要的一部就是 signal(SIGINT, SIG_IGN) ，它实现了屏蔽 ctrl+c 的键盘中断信号。