进程管理实验：时间消耗与CPU使用分析

"实验四-杨添宝1" 在本次实验中，我们主要关注的是进程管理和时间消耗的分析。实验内容包括两个部分：一是通过一个简单的程序观察进程执行时间，二是对比计算密集型程序与轻量级任务的时间消耗，最后是了解`kill`, `signal`, 和`wait`系统调用的使用。 首先，提供的代码段是一个C语言程序，用于测量执行`grep`命令的时间消耗。`times()`函数用于获取进程的CPU时间，包括用户时间和系统时间。`system()`函数执行`grep`命令，查找`/usr/doc`目录下所有子目录中的文件。程序通过`time_print()`函数打印出不同类型的CPU时间，包括进程的总时间（用户时间+系统时间）以及子进程的用户时间和系统时间。 在实际运行时，由于`grep`命令执行速度非常快，其消耗的时间可能不足以被系统精确地捕捉到，因此可能会显示为0.00秒。这并不意味着没有时间消耗，而是时间太短以至于无法在当前时间精度下体现出来。如果想要更明显地观察时间消耗，可以使用一个计算密集型的程序来替换`grep`，例如一个包含大量计算循环的函数。 当替换为计算密集型程序后，用户CPU时间和系统CPU时间会有显著增加，因为这样的程序会更多地占用CPU资源进行计算，而不是依赖于I/O操作。这种差异有助于我们理解CPU密集型任务与I/O密集型任务在时间消耗上的区别。 接下来，我们转向第三个程序，它涉及到`kill`, `signal`, 和`wait`这三个重要的系统调用： `kill`函数用于向指定进程发送信号。信号是Unix/Linux系统中进程间通信的一种方式，用来通知进程发生了一些事件，如异常、结束请求等。在这个程序中，`kill`可能会被用来终止或发送特定信号给某个进程。 `signal`函数则用于注册信号处理函数。当进程接收到信号时，系统会调用预先设定的处理函数来响应这个信号。例如，可以设置一个信号处理函数来捕获并优雅地处理`SIGINT`（中断，通常是按Ctrl+C产生的）信号。 `wait`函数则是用于父进程等待子进程结束。在子进程结束后，`wait`会返回子进程的退出状态，这在需要知道子进程是否成功执行或者需要获取子进程退出信息的情况下非常重要。 通过这三个系统调用的组合使用，可以实现复杂的进程控制和同步机制，如进程间的通信、错误处理以及进程的有序终止。 总结，实验四的重点在于理解和分析进程的时间消耗特性，以及掌握基础的进程控制方法，包括使用`kill`, `signal`, 和`wait`进行进程交互。通过实际操作和代码实践，我们可以更深入地了解操作系统如何管理进程，并能有效地调试和优化程序的性能。