hit操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)三指導(dǎo)書(shū)

1、進(jìn)程運(yùn)行軌跡的跟蹤與統(tǒng)計(jì) 進(jìn)程運(yùn)行軌跡的跟蹤與統(tǒng)計(jì)難度系數(shù)：★★★☆☆實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握 Linux 下的多進(jìn)程編程技術(shù)；? 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；? 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 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)程從創(chuàng)建（Linux 下調(diào)用 fork()）到結(jié)束的整個(gè)

2、過(guò)程就是進(jìn)程的生命期，進(jìn)程在其生命期中的運(yùn)行軌跡實(shí)際上就表現(xiàn)為進(jìn)程狀態(tài)的多次切換，如進(jìn)程創(chuàng)建以后會(huì)成為就緒態(tài)；當(dāng)該進(jìn)程被調(diào)度以后會(huì)切換到運(yùn)行態(tài)；在運(yùn)行的過(guò)程中如果啟動(dòng)了一個(gè)文件讀寫(xiě)操作，操作系統(tǒng)會(huì)將該進(jìn)程切換到阻塞態(tài)（等待態(tài)）從而讓出 CPU；當(dāng)文件讀寫(xiě)完畢以后，操作系統(tǒng)會(huì)在將其切換成就緒態(tài)，等待進(jìn)程調(diào)度算法來(lái)調(diào)度該進(jìn)程執(zhí)行……本次實(shí)驗(yàn)包括如下三個(gè)方面的內(nèi)容：? 基于模板“process.c”編寫(xiě)多進(jìn)程的樣本程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：? 所有

3、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；? 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；? 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。? 在修改過(guò)的0.11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)

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

5、 和 E 中的任意一個(gè)，分別表示進(jìn)程新建(N)、進(jìn)入就緒態(tài)(J)、進(jìn)入運(yùn)行態(tài)(R)、進(jìn)入阻塞態(tài)(W)和退出(E)；? time 表示 X 發(fā)生的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間不是物理時(shí)間，而是系統(tǒng)的滴答時(shí)間(tick)；? 三個(gè)字段之間用制表符分隔。例如：12 N 1056評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)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(shí)驗(yàn)報(bào)

6、告，20%實(shí)驗(yàn)提示 實(shí)驗(yàn)提示process.c 的編寫(xiě)涉及到 fork()和 wait()系統(tǒng)調(diào)用，請(qǐng)自行查閱相關(guān)文獻(xiàn)。0.11內(nèi)核修改涉及到 init/main.c、kernel/fork.c 和 kernel/sched.c，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前如果能詳細(xì)閱讀《注釋》一書(shū)的相關(guān)部分，會(huì)大有裨益。編寫(xiě)樣本程序 編寫(xiě)樣本程序所謂樣本程序，就是一個(gè)生成各種進(jìn)程的程序。我們的對(duì)0.11的修改把系統(tǒng)對(duì)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(yùn)行完全一樣的樣本程序，可以檢驗(yàn)調(diào)度算法的優(yōu)劣。理論上，此程序可以在任何 Unix/Linux 上運(yùn)行，所以建議在Ubuntu 上調(diào)試通過(guò)后，再拷貝到0.11下運(yùn)行。process.c 是樣本程序的模板。它主要實(shí)現(xiàn)了一個(gè)函數(shù)：/** 此函數(shù)按照參數(shù)占用 CPU 和 I/O 時(shí)間* last: 函數(shù)實(shí)際占用 CPU 和 I/O 的總時(shí)間，不含在就緒隊(duì)列中的時(shí)間，>=0是必須的* cpu_time: 一次連續(xù)占用 CP

8、U 的時(shí)間，>=0是必須的* io_time: 一次 I/O 消耗的時(shí)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(yùn)行時(shí)間超過(guò) last為止* 所有時(shí)間的單位為秒*/cpuio_bound(int last, int cpu_time, int io_time);比如一個(gè)進(jìn)程如果要占用10秒的 CPU 時(shí)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(shí)間是 CPU 時(shí)間的9倍修改此模