操作系统实验.docx
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操作系统实验
操作系统
实验报告
课程名称
操作系统实验
课程编号
201420110
学号
2015201128
班级
20152011
姓名
赵子翔
专业
软件工程
年级
2015级
指导教师
王红滨
实验室名称地点
21#B427实验室
哈尔滨工程大学
软件学院
实验一：
进程的创建
一、实验概述
1.实验目的
（1）练习使用EOSAPI函数CreateProcess创建一个进程，掌握创建进程的方法，理解进程和程序的区别。
（2）调试跟踪CreateProcess函数的执行过程，了解进程的创建过程，理解进程是资源分配的单位。
2.实验内容
（1）准备实验
（2）使用控制台命令创建EOS应用程序的进程
（3）练习练习通过编程的方式让应用程序创建另一个应用程序的进程
（4）调试CreateProcess函数
（5）调试PsCreateProcess函数
（6）练习通过编程的方式创建应用程序的多个进程
2、实验环境
实验环境：
OSLab集成环境
操作系统：
EOS操作系统
三、实验过程
1.设计思路和流程图
2.算法实现
略
3.需要解决的问题及解答
略
4.主要数据结构、实现代码及其说明
略
5.源程序并附上注释
#include"EOSApp.h"
//main函数参数的意义：
//argc-argv数组的长度，大小至少为1，argc-1为命令行参数的数量。
//argv-字符串指针数组，数组长度为命令行参数个数+1。
其中argv[0]固定指向当前进程所执行的可执行文件的路径字符串，argv[1]及其后面的指针指向各个命令行参数。
//例如通过命令行内容"a:
\hello.exe-a-b"启动进程后，hello.exe的main函
//数的参数argc的值为3，argv[0]指向字符串"a:
\hello.exe"，argv[1]指向
//参数字符串"-a"，argv[2]指向参数字符串"-b"。
intmain（intargc,char*argv[]）
{
//启动调试EOS应用程序前要特别注意下面的问题：
//1、如果要在调试应用程序时能够调试进入内核并显示对应的源码，
//必须使用EOS核心项目编译生成完全版本的SDK文件夹，然
//后使用此文件夹覆盖应用程序项目中的SDK文件夹，并且EOS
//核心项目在磁盘上的位置不能改变。
//2、在启动调试应用程序之前必须首先删除/禁用所有的断点，在断
//点中断（int3）被命中后才能重新添加/启用断点，否则启动
//调试会失败。
STARTUPINFOStartupInfo;
PROCESS_INFORMATIONProcInfo[10];
inti=0;
ULONGulExitCode;
//子进程退出码INTnResult=0;
//main函数返回值。
0表示成功，非0表示失败。
#ifdef_DEBUG
__asm（"int$3\nnop"）;
#endif
#endif//_DEBUG
printf（"Createtwoprocessesandwaitfortheprocessesexit...\n\n"）;
//使子进程和父进程使用相同的标准句柄。
StartupInfo.StdInput=GetStdHandle（STD_INPUT_HANDLE）;
StartupInfo.StdOutput=GetStdHandle（STD_OUTPUT_HANDLE）;
StartupInfo.StdError=GetStdHandle（STD_ERROR_HANDLE）;
//为一个应用程序同时创建两个子进程。
for（i=0;i<10;i++）if（CreateProcess（"A:
\\Hello.exe",NULL,0,&StartupInfo,&ProcInfo[i]））
{
//创建子进程成功，等待子进程运行结束。
WaitForSingleObject（ProcInfo[i].ProcessHandle,INFINITE）;
//得到并输出子进程的退出码。
GetExitCodeProcess（ProcInfo[i].ProcessHandle,&ulExitCode）;
printf（"\nTheprocessoneexitwith%d.\n",ulExitCode）;//关闭不再使用的句柄。
CloseHandle（ProcInfo[i].ProcessHandle）;
CloseHandle（ProcInfo[i].ThreadHandle）;
}
else
{
printf（"CreateProcessFailed,Errorcode:
0x%X.\n",GetLastError（））;
nResult=1;
}
returnnResult;
}
6.程序运行时的初值和运行结果
1）新建一个EOSKernel项目，分别用Debug配置和Release配置生成此项目，从而在该项目文件夹中生成完全版的EOSSDK文件夹，在新建一个EOS应用程序项目，将之前的SDK文件夹进行覆盖；
2）使用FloppyImageEditor工具打开Floppy.img文件；
3）将本实验文件夹中的Hello.exe文件拖动到FloppyImageEditor工具窗口的文件列表中释放，Hello.exe文件即被添加到软盘镜像文件中。
Hello.exe一个EOS应用程序，其源代码可以参见本实验文件夹中的Hello.c源文件；
4）生成项目，并启动调试，激活虚拟机窗口，待该应用程序执行完毕后，在EOS控制台中输入命令“A:
\Hello.exe”后回车，结束调试；
5）使用NewProc.c文件中的源代码替换之前创建的EOS应用程序项目中的EOSApp.c文件内的源代码；
6）生成修改后的项目，启动调试，激活虚拟窗口查看应用程序内容，可看到父进程（EOSApp.exe），首先开始执行并输出内容，父进程创建了子进程（Hello.exe）后，子进程开始执行并输出内容，待子进程结束后父进程再继续执行，结束调试；
7）启动EOS应用程序，选择调试异常，中断调试，在main函数中添加断点，继续调试，按F11（逐语句）调试进入CreateProcess函数，此时已经开始进入EOS内核进行调试；
具体进程描述如下图。
从图中可以看出，当EOS应用程序eosapp.exe存储在软盘上的时候，它是静态的，只包含应用程序的指令和数据，而创建进程后，进程不但包含应用程序的指令和数据，也会包含操作系统内核（kernel.dll）的指令和数据，同时该图也说明了一个进程可以包含多个程序，该进程包含了eosapp.exe和kernel.dll两个程序；
8）由于此时在内核的CreateProcess函数内中断执行，所以在“调试”菜单的“窗口”中选择“反汇编”，会在“反汇编”窗口中显示CreateProcess函数的指令对应的反汇编代码。
“反汇编”窗口的左侧显示的是指令所在的虚拟地址。
可以看到所有指令的虚拟地址都大于0x80000000，说明内核（kernel.dll）处于高2G的虚拟地址空间中；
9）在“调用堆栈”窗口中双击main函数项，设置main函数的调用堆栈帧为活动的。
在“反汇编”窗口中查看main函数的指令所在的虚拟地址都是小于0x80000000，说明应用程序（eosapp.exe）处于低2G的虚拟地址空间中；
10）在“调用堆栈”窗口中双击CreateProcess函数项，重新设置CreateProcess函数的调用堆栈帧为活动的。
关闭“反汇编”窗口。
11）在PsCreateProcess函数中找到调用PspCreateProcessEnvironment函数的代码行，并在此行添加一个断点；
12）继续调试，并逐语句进入PapCreateProcessEnvironment函数（的主要功能是创建进程控制块并初始化其中的部分信息）；
13）在调用ObCreateObject函数的代码行添加一个断点，继续调试，将表达式*NewProcess添加到“监视”窗口中；
14）创建进程的地址空间，即4G虚拟地址空间，在代码行NewProcess->Pas=MmCreateProcessAddressSpace（）;添加一个断点，继续调试，并查看监视窗口，此时进程控制块的成员变量Pas的值已经不再是0。
说明已经初始化了进程的4G虚拟地址空间；
15）逐过程一步步调试PspCreateProcessEnvironment函数中后面的代码，在调试的过程中根据执行的源代码，查看“监视”窗口中*NewProcess表达式的值，观察进程控制块中哪些成员变量是被哪些代码初始化的，哪些成员变量还没有被初始化；
当进入if（NULL==NewsProcess->Pas）
进入NewProcess->PrimaryThread=NULL时
16）当从PapCreateProcessEnvironment函数返回到PsCreateProcess函数后，停止逐过程调试，。
此时“监视”窗口中已经不能再显示表达式*NewProcess的值了，在PsCreateProcess函数中是使用ProcessObject指针指向进程控制块的，所以将表达式*ProcessObject添加到“监视”窗口中就可以继续观察新建进程控制块中的信息；
17）接下来继续使用F10一步步调试PsCreateProcess函数中的代码，同样要注意观察执行后的代码修改了进程控制块中的哪些成员变量。
当调试到PsCreateProcess函数的最后一行代码时，查看进程控制块中的信息，此时所有的成员变量都已经被初始化了（注意观察成员ImageName的值）；
进入if（！
EOS_SUCCESS（Status））时
18）继续执行，EOS内核会为刚刚初始化完毕的进程控制块新建一个进程。
激活虚拟机窗口查看新建进程执行的结果，结束此次调试，并删除所有的断点；
19）使用OSLab打开本实验文件夹中的参考源代码文件NewTwoProc.c，仔细阅读此文件中的源代码。
使用NewTwoProc.c文件中的源代码替换EOS应用程序项目中EOSApp.c文件内的源代码，生成后启动调试，查看多个进程并发执行的结果。
多个进程并发时，EOS操作系统中运行的用户进程如下图，验证一个程序（hello.exe）可以同时创建多个进程。
两个进程：
十个进程：
四．实验体会
通过本次试验了解了进程的创建过程，并利用添加断点、监视的方式观察每一步的执行状况，加深了对进程、程序区别的理解。
1）进程是动态的，而程序是静态的；
2）程序是可以长时间存在的，而进程是暂时的，当程序运行时进行创建，是程序的一次执行；
3）进程是计算机分配资源的单位，而程序不是；
4）程序和进程不是一一对应的，一个程序可以有多个进程。
在进行程序调试的时候，了解逐过程和逐语句执行
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