4363998900操作系统实验指导书（版） .doc

实验一 进程控制与描述一、实验目的通过对Windows 2000编程，进一步熟悉操作系统的基本概念，较好地理解Windows 2000的结构。通过创建进程、观察正在运行的进程和终止进程的程序设计和调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Windows 2000中进程的“一生”。二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：Windows 2000 Professional、Visual C+ 6.0企业版。三、实验内容和步骤第一部分（共三个程序）：Windows 2000 Professional下的GUI应用程序，使用Visual C+编译器创建一个GUI应用程序，代码中包括了WinMain()方法，该方法GUI类型的应用程序的标准入口点。 程序1-1 # include <windows.h> # pragma comment(lib, “user32.lib” ) int APIENTRY WinMain(HINSTANCE/* hInstance */ , HINSTANCE/* hPrevInstance */, LPSTR/* lpCmdLine */, int/* nCmdShow */ ) : MessageBox( NULL, “Hello, Windows 2000” , “Greetings”, MB_OK) ; return(0) ; 在程序1-1的GUI应用程序中，首先需要Windows.h头文件，以便获得传送给WinMain() 和MessageBox() API函数的数据类型定义。接着的pragma指令指示编译器/连接器找到User32.LIB库文件并将其与产生的EXE文件连接起来。这样就可以运行简单的命令行命令CL MsgBox.CPP来创建这一应用程序，如果没有pragma指令，则MessageBox() API函数就成为未定义的了。这一指令是Visual Studio C+ 编译器特有的。接下来是WinMain() 方法。其中有四个由实际的低级入口点传递来的参数。hInstance参数用来装入与代码相连的图标或位图一类的资源，无论何时，都可用GetModuleHandle() API函数将这些资源提取出来。系统利用实例句柄来指明代码和初始的数据装在内存的何处。句柄的数值实际上是EXE文件映像的基地址，通常为0x00400000。下一个参数hPrevInstance是为向后兼容而设的，现在系统将其设为NULL。应用程序的命令行 (不包括程序的名称) 是lpCmdLine参数。另外，系统利用nCmdShow参数告诉应用程序如何显示它的主窗口 (选项包括最小化、最大化和正常) 。最后，程序调用MessageBox() API函数并退出。如果在进入消息循环之前就结束运行的话，最后必须返回0。先分析程序功能，再写出运行结果：_操作系统将当前运行的应用程序看作是进程对象。利用系统提供的惟一的称为句柄 (HANDLE) 的号码，就可与进程对象交互。这一号码只对当前进程有效。在系统中运行的任何进程都可调用GetCurrentProcess() API函数，此函数可返回标识进程本身的句柄。然后就可在Windows需要该进程的有关情况时，利用这一句柄来提供。程序1-2： 获得和使用进程的句柄 # include <windows.h> # include <iostream> void main() HANDLE hProcessThis = : GetCurrentProcess() ; DWORD dwPriority = : GetPriorityClass(hProcessThis) ; std : cout << “Current process priority: ” ; switch(dwPriority) case HIGH_PRIORITY_CLASS: std : cout << “High” ; break; case NORMAL_PRIORITY_CLASS: std : cout << “Normal” ; break; case IDLE_PRIORITY_CLASS: std : cout << “Idle” ; break; case REALTIME_PRIORITY_CLASS: std : cout << “Realtime” ; break; default: std : cout << “<unknown>” ; break; std : cout << std : endl; 程序1-2中列出的是一种获得进程句柄的方法。对于进程句柄可进行的惟一有用的操作是在API调用时，将其作为参数传送给系统，正如程序1-2中对GetPriorityClass() API函数的调用那样。在这种情况下，系统向进程对象内“窥视”，以决定其优先级，然后将此优先级返回给应用程序。OpenProcess() 和CreateProcess() API函数也可以用于提取进程句柄。前者提取的是已经存在的进程的句柄，而后者创建一个新进程，并将其句柄提供出来。先分析程序功能，再写出运行结果：_ _ _ _程序1-3显示如何找出系统中正在运行的所有进程，如何利用OpenProcess() API函数来获得每一个访问进程的进一步信息。程序1-3 利用句柄查出进程的详细信息/ proclist项目# include <windows.h># include <tlhelp32.h># include <iostream> DWORD GetKernelModePercentage(const FILETIME & ftKernel, const FILETIME & ftUser) ULONGLONG qwKernel =( ( (ULONGLONG) ftKernel.dwHighDateTime) << 32) + ftKernel.dwLowDateTime; ULONGLONG qwUser =( ( (ULONGLONG) ftUser.dwHighDateTime) << 32) + ftUser.dwLowDateTime; ULONGLONG qwTotal = qwKernel + qwUser; DWORD dwPct = (DWORD) ( ( (ULONGLONG) 100*qwKernel) / qwTotal) ; return(dwPct) ; void main() HANDLE hSnapshot = : CreateToolhelp32Snapshot( TH32CS_SNAPPROCESS, 0) ; PROCESSENTRY32 pe; : ZeroMemory(&pe, sizeof(pe) ) ; pe.dwSize = sizeof(pe) ; BOOL bMore = : Process32First(hSnapshot, &pe) ; while(bMore) HANDLE hProcess = : OpenProcess( PROCESS_QUERY_INFORMATION, FALSE, pe.th32ProcessID) ; if (hProcess != NULL) FILETIME ftCreation, ftExit, ftKernelMode, ftUserMode; : GetProcessTimes( hProcess, &ftCreation, &ftExit, &ftKernelMode, &ftUserMode) ; DWORD dwPctKernel = : GetKernelModePercentage( ftKernelMode, ftUserMode ) ; std : cout << “Process ID: ” << pe.th32ProcessID << “, EXE file: ” << pe.szExeFile << “, % in kernel mode: ” << dwPctKernel << std : endl;  : CloseHandle(hProcess) ;   bMore = : Process32Next(hSnapshot, &pe) ; 程序1-3程序首先利用Windows 2000的新特性，即工具帮助库来获得当前运行的所有进程的快照。然后应用程序进入快照中的每一个进程，得到其以PROCESSENTRY32结构表示的属性。这一结构用来向OpenProcess() API函数提供进程的ID。Windows跟踪每一进程的有关时间，示例中是通过打开的进程句柄和GetProcessTimes() API来直询得到有关时间的。接下来，一个定制的帮助函数取得了几个返回的数值，然后计算进程在内核模式下消耗的时间占总时间的百分比。程序的其余部分比较简单，只是将有关信息显示给用户，清除进程句柄，然后继续循环，直到所有进程都计算过为止。先分析程序功能，再写出运行结果：_ _ _第二部分：进程的“一生”(共三个程序)1、 创建进程创建子进程 # include <windows.h> # include <iostream> # include <stdio.h> void StartClone(int nCloneID) TCHAR szFilenameMAX_PATH ; : GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH) ; TCHAR szCmdLineMAX_PATH ; : sprintf(szCmdLine, “”%s” %d”, szFilename, nCloneID) ; STARTUPINFO si; : ZeroMemory(reinterpret_cast <void*> (&si) , sizeof(si) ) ; si.cb = sizeof(si) ; PROCESS_INFORMATION pi; BOOL bCreateOK = : CreateProcess( szFilename, szCmdLine, NULL, NULL, FALSE, CREATE_NEW_CONSOLE, NULL, NULL, &si, &pi) ; if (bCreateOK) : CloseHandle(pi.hProcess) ; : CloseHandle(pi.hThread) ;   int main(int argc, char* argv ) int nClone(0) ; if (argc > 1) : sscanf(argv1 , “%d” , &nClone) ; std : cout << “Process ID: “ << : GetCurrentProcessId() << “, Clone ID: “ << nClone << std : endl; const int c_nCloneMax = 25; if (nClone < c_nCloneMax) StartClone(+nClone) ; : Sleep(500) ; return 0; 本程序展示的是一个简单的使用CreateProcess() API函数的例子。首先形成简单的命令行，提供当前的EXE文件的指定文件名和代表生成克隆进程的号码。大多数参数都可取缺省值，但是创建标志参数使用了：_标志，指示新进程分配它自己的控制台，这使得运行示例程序时，在任务栏上产生许多活动标记。然后该克隆进程的创建方法关闭传递过来的句柄并返回main() 函数。在关闭程序之前，每一进程的执行主线程暂停一下，以便让用户看到其中的至少一个窗口。CreateProcess() 函数有_个核心参数？本实验程序中设置的各个参数的值是：a. _；b. _；c. _；d. _；e. _；程序运行时屏幕显示的信息是：_2、 正在运行的进程使用进程和操作系统的版本信息 / version项目 # include <windows.h> # include <iostream> void main() DWORD dwIdThis = : GetCurrentProcessId() ;  DWORD dwVerReq = : GetProcessVersion(dwIdThis) ; WORD wMajorReq =( (WORD) dwVerReq > 16) ; WORD wMinorReq = (WORD) dwVerReq & 0xffff) ; std : cout << “Process ID: “ << dwIdThis << “, requires OS: “ << wMajorReq << wMinorReq << std : endl  OSVERSIONINFOEX osvix; : ZeroMemory(&osvix, sizeof(osvix) ) ; osvix.dwOSVersionInfoSize = sizeof(osvix) ; : GetVersionEx(reinterpret_cast < LPOSVERSIONINFO > (&osvix) ) ; std : cout << “Running on OS: “ << osvix.dwMajorVersion << “.” << osvix.dwMinorVersion << std : endl; if (osvix.dwPlatformId = VER_PLATFORM_WIN32_NT && osvix.dwMajorVersion >= 5) : SetPriorityClass( : GetCurrentProcess() , HIGH_PRIORITY_CLASS) ; std : cout << “Task Manager should now now indicate this” “process is high priority” << std : endl; 分析程序，写出运行结果：当前PID信息：_当前操作系统版本：_系统提示信息：_程序向读者表明了如何获得当前的PID和所需的进程版本信息。为了运行这一程序，系统处理了所有的版本不兼容问题。接着，程序演示了如何使用GetVersionEx() API函数来提取OSVERSIONINFOEX结构。这一数据块中包括了操作系统的版本信息。其中，“OS : 5.0”表示当前运行的操作系统是：_最后一段程序利用了操作系统的版本信息，以确认运行的是Windows 2000。代码接着将当前进程的优先级提高到比正常级别高。单击Ctrl + Alt + Del键，进入“Windows任务管理器”，在“应用程序”选项卡中右键单击本任务，在快捷菜单中选择“转到进程”命令。在“Windows任务管理器”的“进程”选项卡中，与本任务对应的进程映像名称是 (为什么？) ：_右键单击该进程名，在快捷菜单中选择“设置优先级”命令，可以调整该进程的优先级，如设置为“高”后重新运行程序，屏幕显示有变化吗？为什么？ _3、 终止进程指令其子进程来“杀掉”自己的父进程 / procterm项目 # include <windows.h> # include <iostream> # include <stdio.h> static LPCTSTR g_szMutexName = “w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide” ; void StartClone() TCHAR szFilename MAX_PATH ; : GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH) ; TCHAR szCmdLineMAX_PATH ; : sprintf(szCmdLine, “” %s“ child” , szFilename) ; STARTUPINFO si; : ZeroMemory(reinterpret_cast < void* > (&si) , sizeof(si) ) ;si.cb = sizeof(si) ; PROCESS_INFORMATION pi; BOOL bCreateOK = : CreateProcess( szFilename, szCmdLine, NULL, NULL, FALSE, CREATE_NEW_CONSOLE, NULL, NULL, &si, &pi ) ; if (bCreateOK) : CloseHandle(pi.hProcess) ; : CloseHandle(pi.hThread) ; void Parent() HANDLE hMutexSuicide = : CreateMutex( NULL, TRUE, g_szMutexName) ; if (hMutexSuicide != NULL) std : cout << “Creating the child process.” << std : endl; : StartClone() ; : Sleep(5000) ; std : cout << “Telling the child process to quit. ” << std : endl; : ReleaseMutex(hMutexSuicide) ; : CloseHandle(hMutexSuicide) ;void Child()/ 打开“自杀”互斥体 HANDLE hMutexSuicide = : OpenMutex( SYNCHRONIZE, FALSE, g_szMutexName) ; if (hMutexSuicide != NULL) std : cout << “Child waiting for suicide instructions. ” << std : endl; : WaitForSingleObject(hMutexSuicide, INFINITE) ; std : cout << “Child quiting. ” << std : endl; : CloseHandle(hMutexSuicide) ; int main(int argc, char* argv ) if (argc >1&& : strcmp(argv1 , “child” ) = 0) Child() ; else Parent() ; return 0; 程序说明了一个进程从“生”到“死”的整个一生。第一次执行时，它创建一个子进程，其行为如同“父亲”。在创建子进程之前，先创建一个互斥的内核对象，其行为对于子进程来说，如同一个“自杀弹”。当创建子进程时，就打开了互斥体并在其他线程中进行别的处理工作，同时等待着父进程使用ReleaseMutex() API发出“死亡”信号。然后用Sleep() API调用来模拟父进程处理其他工作，等完成时，指令子进程终止。当调用ExitProcess() 时要小心，进程中的所有线程都被立刻通知停止。在设计应用程序时，必须让主线程在正常的C+ 运行期关闭 (这是由编译器提供的缺省行为) 之后来调用这一函数。当它转向受信状态时，通常可创建一个每个活动线程都可等待和停止的终止事件。在正常的终止操作中，进程的每个工作线程都要终止，由主线程调用ExitProcess()。接着，管理层对进程增加的所有对象释放引用，并将用 GetExitCodeProcess() 建立的退出代码从STILL_ACTIVE改变为在ExitProcess() 调用中返回的值。最后，主线程对象也如同进程对象一样转变为受信状态。等到所有打开的句柄都关闭之后，管理层的对象管理器才销毁进程对象本身。还没有一种函数可取得终止后的进程对象为其参数，从而使其“复活”。当进程对象引用一个终止了的对象时，有好几个API函数仍然是有用的。进程可使用退出代码将终止方式通知给调用GetExitCodeProcess() 的其他进程。同时，GetProcessTimes() API函数可向主调者显示进程的终止时间。先分析程序功能，再写出运行结果：1) _表示：_2) _表示：_在熟悉源代码的基础上，利用本实验介绍的API函数来尝试改进本程序 (例如使用GetProcessTimes() API函数) 并运行。请描述你所做的工作： _四、实验总结 请总结一下本次实验的收获、教训和感受，结合课本内容谈一下你对进程的理解。实验二 并发与调度一、 实验目的在本实验中，通过对事件和互斥体对象的了解，来加深对Windows 2000线程同步的理解。通过分析实验程序，了解管理事件对象的API。了解在进程中如何使用事件对象，在进程中如何使用互斥体对象，线程如何通过文件映射对象发送数据。在Linux Redhat 9.0操作系统平台上，用pipe()创建一个管道文件，然后用fork()创建两个生产进程和两个消费进程，它们之间通过pipe()传递消息。二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：Windows 2000 Professional，Linux Redhat 9.0操作系统平台，Visual C+ 6.0企业版。三、实验内容和步骤第一部分：互斥体对象本程序中显示的类CCountUpDown使用了一个互斥体来保证对两个线程间单一数值的访问。每个线程都企图获得控制权来改变该数值，然后将该数值写入输出流中。创建者实际上创建的是互斥体对象，计数方法执行等待并释放，为的是共同使用互斥体所需的资源 (因而也就是共享资源) 。利用互斥体保护共享资源 / mutex项目 # include <windows.h> # include <iostream> class CCountUpDown public: CCountUpDown(int nAccesses) : m_hThreadInc(INVALID_HANDLE_VALUE) , m_hThreadDec(INVALID_HANDLE_VALUE) , m_hMutexValue(INVALID_HANDLE_VALUE) , m_nValue(0) , m_nAccess(nAccesses) m_hMutexValue = : CreateMutex( NULL, TRUE, NULL) ; m_hThreadInc = : CreateThread( NULL, 0, IncThreadProc, reinterpret_cast <LPVOID>