Linux操作系统实验：进程创建与fork、execve调试

"这篇实验报告主要探讨了操作系统中进程创建的相关知识，特别是通过Linux系统调用fork和execve实现进程的创建。实验旨在让学生掌握创建子进程和加载新程序的方法，理解这两个过程的区别，并通过调试跟踪来深入理解这些系统调用的执行流程。" 在操作系统中，进程是程序的执行实例，具有独立的内存空间和状态。实验内容分为两部分，第一部分是调用fork函数创建子进程，第二部分涉及调试跟踪fork和execve系统调用。 1. **fork函数** 是Linux中用于创建新进程的关键系统调用。当一个进程调用fork时，操作系统会在内存中复制调用进程的所有信息，生成一个新的进程，这个新进程被称为子进程。子进程继承了父进程的大部分属性，包括文件描述符、环境变量等。在fork成功后，父进程和子进程都会继续执行fork之后的下一条语句，但各自的执行顺序是不确定的。 2. **execve函数** 则是用来替换当前进程的执行上下文，加载并执行新的程序。在调用execve之前，进程可能已经通过fork创建了子进程，然后子进程使用execve加载新的程序，从而改变其执行路径。execve函数需要传入三个参数：程序路径、参数列表和环境变量列表。 3. **实验步骤** 包括使用VSCode编写C程序，调用fork函数，编译生成可执行文件，添加执行权限，然后运行程序观察父进程和子进程的行为。使用断点和调试工具，如GDB，可以跟踪fork函数的执行，查看进程ID（PID）变化，以及进程如何共享和复制资源。 4. **调试技巧** 包括设置断点以观察进程调度情况，通过输入特定命令如"#sched"来查看进程的运行轨迹。此外，还可以通过`ls -l app`命令查看文件信息，了解程序的大小变化，这有助于理解进程创建时内存的分配和复制过程。 5. **Bochs模拟器** 在实验中作为辅助工具，它是一个可以在不同平台上模拟Intel X86硬件的软件，帮助用户在模拟环境中观察和调试操作系统的行为，特别是在进程创建和执行阶段。 通过这个实验，学生不仅能够了解并实践操作系统的进程创建机制，还能学习到如何使用调试工具进行程序分析，这对于深入理解操作系统原理及其内部工作方式至关重要。同时，实验也强调了理解和区分fork与execve的不同作用，这是操作系统课程中的重要知识点。