操作系统实验：进程创建与控制

"该文档是关于进程创建与管理的实验指导，主要涵盖了进程的基本概念、并发执行的本质，以及如何使用Linux系统调用进行进程的创建和控制。实验目的是加深对进程的理解，通过创建子进程并观察输出结果来分析并发执行的特点。实验内容包括使用fork()创建进程和使用lockf()实现进程互斥。" 在这个实验中，我们首先学习了进程的基本概念。进程是操作系统中执行的程序实例，它有自己的内存空间和状态，而程序则只是静态的代码集合。进程和程序的主要区别在于，程序不包含执行上下文，而进程是具有独立运行能力的实体。 实验的第一部分是进程创建。在Linux环境下，我们可以使用`fork()`系统调用来创建新的进程。在这个例子中，父进程首先调用`fork()`，生成子进程1，然后子进程1再次调用`fork()`，生成子进程2。这样，最终会形成一个父进程、一个子进程1和一个子进程2的结构。每个进程显示不同的字符，但由于并发执行的特性，输出的结果可能是随机的，比如“cb”、“bc”、“bac”或“acb”。 并发执行意味着多个进程可以在同一时刻被CPU调度，但由于时间片轮转等策略，实际上它们是交替执行的。这导致了输出的不确定性，因为`fork()`创建新进程所需的时间可能比输出一个字符的时间要长，因此在子进程1开始输出之前，父进程可能已经完成了输出。 实验的第二部分涉及进程控制，特别是进程间的互斥。通过使用`lockf()`系统调用，可以对文件或特定区域设置锁，确保在同一时刻只有一个进程能够访问。这样做可以防止多个进程同时修改共享资源，从而避免数据竞争的问题。如果在程序中添加`lockf()`，那么每个进程在输出时会等待解锁，这样可以确保输出按照预设的顺序进行，减少了不确定性。 这个实验不仅帮助我们理解了进程创建的基本过程，还让我们深入理解了并发执行的实质和可能出现的现象。通过实际操作，我们可以更好地掌握进程控制和同步机制，这对于理解和编写多线程或多进程应用程序至关重要。