系统调用及进程控制

操作系统课程设计

第9章相关说明说明：(1)实验相关ppt内容选自《操作系统课程设 计》的核心实验。

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第9章 系统调用及进程控制实验

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实验目的

理解BIOS中断调用、系统调用以及C语言标准库 函数的联系和区别； 理解Linux API和系统调用的区别； 熟悉Linux下进程控制相关的系统调用，并熟练 使用相关函数完成进程控制的操作； 学习写makefile文件

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实验内容

1.登录Linux系统； 2.在home目录下建立以自己学号为文件名的文件； 3.拷贝实验提供源代码至自己建立的文件； 4.阅读关于系统调用fork,exec,wait,exit,pipe等函数 (可通过man函数进行查询); 5.编写makefile,用make编译源代码中fork.c,pipe.c,并填 写相关实验报告； 6.运行上一步生成的可执行文件，观察结果及进程，并填写 实验报告相关内容； 7.查阅资料，掌握信号和进程调度阅读signal.c代码，编译并 运行，另开终端，用ps和kill命令终止进程；

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实验算法(系统调用)操作系统的主要功能是为应用程序的运行创建良好的环 境，为了达到这个目的，内核提供一系列具备预订功能的多内核 函数，通过一组称为系统调用(system call)的接口呈现给用户 。系统调用把应用程序的请求传给内核，调用相应的内核函数完 成所需的处理，将处理结果返回给应用程序，如果没有系统调用 和内核函数，用户将不能编写大型应用程序。

Linux提供系统调用，让用户进程能够调用内核函数。这 些系统调用允许用户操纵进程、文件和其他系统资源，从用户级 切换到内核级。也就是说，系统调用的执行会引起特权级的切换 ，是一种受约束的、为切换到保护核心的“函数调用”。普通函 数调用不会引起特权级的转换，一般不受约束。

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实验算法(BIOS中断调用)BIOS中断服务程序实质上是微机系统中软件与硬件之 间的一个可编程接口，主要用于程序软件功能与微机硬件之 间连接。BIOS中断服务“封装”了许多系统底层的细节，使 得一些用户程序也能够使用BIOS功能。

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实验算法(C语言标准库)C语言标准库是利用系统调用来实现的，它将依赖 于系统的系统调用封装起来，而对开发者透明。系统调用的 实现在内核完成，而C语言标准库则在用户态实现，标准库 函数完全运行在用户空间。

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实验算法(API和系统调用的区别)

系统命令

系统调用 内核空间

用户编程接口API 用户空间

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实验算法(makefile文件)makefile文件：一个工程中的源文件可能不计其数，其按类型 、功能、模块分别放在若干目录中，makefile定义了一系列的规则来 指定哪些文件需要先编译

,哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新 编译，甚至进行更复杂的功能操作。makefile就像一个shell脚本一样 ，其中也可以执行操作系统的命令。Makefile文件需要按照某种语法 进行编写，文件中需要说明如何编译各个源文件并链接生成可执行文 件以及定义文件间的依赖关系。 make是一个命令工具，即解释makefile中指令的命令工具， 一般来说，大多数IDE都有这个命令，如Delph的make,VC的nmake ,GNU的make。 makefile带来的好处就是：“自动化编译”,程序一旦写好， 只需要一个make命令。整个工程自动编译，极大提高了软件开发的效 率。

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实验算法(文件描述符)标准输入 进程的文件描述表0 1 2 3 4 5 6 7

键盘

标准输出 标准报错 显示器

file1

. . . .

file2

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实验算法(输入输出重定向)

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实验算法(进程通信机制——管道)命令1命令1的输出

管道

命令2的输入

命令2

命令2的输出

管道

管道

命令N的输入

命令N

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通 信时，需要建立起两个管道；管道只能用于父子进程或者兄弟进程 之间(具有“亲缘”关系的进程);管道单独构成一种独立的文件 系统：管道对于管道两端的进程而言就是一个文件，但它不是普通 的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，并且只存在于内 存中。

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实验示例(函数示例)pid_t fork( void);//pid_t 是一个宏定义，其实质是int 返回值： 若成功调用一次则返回两个值，子进程返回0,父进程返回子进程 ID;出错返回-1。 int pipe(int fd[2]) 函数传入值 fd[2]:管道的两个文件描述符，fd[0]是管道读出端，fd[1]是管道 写入端 返回值：成功返回 0,失败返回 -1。 功能：创建一个管道，把管道的读和写文件描述符放到数组fildes中， fildes[0]元素作为管道的输入描述符，fildes[1]元素作为管道的输出描述符。 int dup2(int oldfd, int targetfd) dup2函数允许调用者规定一个有效描述符oldfd和目标描述符的targetfd。 dup2函数成功返回时，目标描述符(dup2函数的第二个参数)将变成源描 述符(dup2函数的第一个参数)的复制品，换句话说，两个文件描述符现 在都指向同一个文件，并且是函数第一个参数指向的文件。 功能：把oldfd文件描述符复制到targetfd,使oldfd和targetfd指向同一文件 。