hit操作系統(tǒng)實驗三指導(dǎo)書

1、進程運行軌跡的跟蹤與統(tǒng)計 進程運行軌跡的跟蹤與統(tǒng)計難度系數(shù)：★★★☆☆實驗?zāi)康?實驗?zāi)康? 掌握 Linux 下的多進程編程技術(shù)；? 通過對進程運行軌跡的跟蹤來形象化進程的概念；? 在進程運行軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從而能對進程調(diào)度算法進行實際的量化評價，更進一步加深對調(diào)度和調(diào)度算法的理解，獲得能在實際操作系統(tǒng)上對調(diào)度算法進行實驗數(shù)據(jù)對比的直接經(jīng)驗。實驗內(nèi)容 實驗內(nèi)容進程從創(chuàng)建（Linux 下調(diào)用 fork()）到結(jié)束的整個

2、過程就是進程的生命期，進程在其生命期中的運行軌跡實際上就表現(xiàn)為進程狀態(tài)的多次切換，如進程創(chuàng)建以后會成為就緒態(tài)；當(dāng)該進程被調(diào)度以后會切換到運行態(tài)；在運行的過程中如果啟動了一個文件讀寫操作，操作系統(tǒng)會將該進程切換到阻塞態(tài)（等待態(tài)）從而讓出 CPU；當(dāng)文件讀寫完畢以后，操作系統(tǒng)會在將其切換成就緒態(tài)，等待進程調(diào)度算法來調(diào)度該進程執(zhí)行……本次實驗包括如下三個方面的內(nèi)容：? 基于模板“process.c”編寫多進程的樣本程序，實現(xiàn)如下功能：? 所有

3、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；? 父進程向標(biāo)準(zhǔn)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；? 在 Linux 0.11上實現(xiàn)進程運行軌跡的跟蹤?；救蝿?wù)是在內(nèi)核中維護一個日志文件/var/process.log，把從操作系統(tǒng)啟動到系統(tǒng)關(guān)機過程中所有進程的運行軌跡都記錄在這一 log 文件中。? 在修改過的0.11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

4、間（周轉(zhuǎn)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。? 修改0.11進程調(diào)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。/var/process.log 文件的格式必須為：pid X time其中：? pid 是進程的 ID；? X 可以是 N,J,R,W

5、 和 E 中的任意一個，分別表示進程新建(N)、進入就緒態(tài)(J)、進入運行態(tài)(R)、進入阻塞態(tài)(W)和退出(E)；? time 表示 X 發(fā)生的時間。這個時間不是物理時間，而是系統(tǒng)的滴答時間(tick)；? 三個字段之間用制表符分隔。例如：12 N 1056評分標(biāo)準(zhǔn) 評分標(biāo)準(zhǔn)? process.c，50%? 日志文件建立成功，5%? 能向日志文件輸出信息，5%? 5種狀態(tài)都能輸出，10%（每種2%）? 調(diào)度算法修改，10%? 實驗報

6、告，20%實驗提示 實驗提示process.c 的編寫涉及到 fork()和 wait()系統(tǒng)調(diào)用，請自行查閱相關(guān)文獻。0.11內(nèi)核修改涉及到 init/main.c、kernel/fork.c 和 kernel/sched.c，開始實驗前如果能詳細(xì)閱讀《注釋》一書的相關(guān)部分，會大有裨益。編寫樣本程序 編寫樣本程序所謂樣本程序，就是一個生成各種進程的程序。我們的對0.11的修改把系統(tǒng)對它們的調(diào)度情況都記錄到 log 文件中。在修改調(diào)度算

7、法或調(diào)度參數(shù)后再運行完全一樣的樣本程序，可以檢驗調(diào)度算法的優(yōu)劣。理論上，此程序可以在任何 Unix/Linux 上運行，所以建議在Ubuntu 上調(diào)試通過后，再拷貝到0.11下運行。process.c 是樣本程序的模板。它主要實現(xiàn)了一個函數(shù)：/** 此函數(shù)按照參數(shù)占用 CPU 和 I/O 時間* last: 函數(shù)實際占用 CPU 和 I/O 的總時間，不含在就緒隊列中的時間，>=0是必須的* cpu_time: 一次連續(xù)占用 CP

8、U 的時間，>=0是必須的* io_time: 一次 I/O 消耗的時間，>=0是必須的* 如果 last > cpu_time + io_time，則往復(fù)多次占用 CPU 和 I/O，直到總運行時間超過 last為止* 所有時間的單位為秒*/cpuio_bound(int last, int cpu_time, int io_time);比如一個進程如果要占用10秒的 CPU 時間，它可以調(diào)用：cpuio_bound

9、(10, 1, 0); // 只要 cpu_time>0，io_time=0，效果相同以 I/O 為主要任務(wù)：cpuio_bound(10, 0, 1); // 只要 cpu_time=0，io_time>0，效果相同CPU 和 I/O 各1秒鐘輪回：cpuio_bound(10, 1, 1);較多的 I/O，較少的 CPU：cpuio_bound(10, 1, 9); // I/O 時間是 CPU 時間的9倍修改此模