實驗三-進程的創(chuàng)建

1、上海應用技術(shù)學院程序設(shè)計語言實驗報告實驗名稱進程的創(chuàng)建實驗序號實驗三實驗日期姓 名學 號指導教師專 業(yè)計算機科學與技術(shù)班 級 成 績1、 實驗目的及要求 練習使用EOS API函數(shù)CreateProcess創(chuàng)建一個進程，掌握創(chuàng)建進程的方法，理解進程和程序的區(qū)別。 調(diào)試跟蹤CreateProcess函數(shù)的執(zhí)行過程，了解進程的創(chuàng)建過程，理解進程是資源分配的單位。2、 實驗環(huán)境 Windows XP；Tevation OS Lab。3、 實驗內(nèi)容 1 準備實驗按照下面的步驟準備本次實驗：1. 啟動OS Lab。2. 新建一個EOS Kernel項目，如圖1。圖13. 分別使用Debug配置和Rele

2、ase配置生成此項目，從而在該項目文件夾中生成完全版本的EOS SDK文件夾，如圖2、圖3。圖2圖34. 新建一個EOS應用程序項目，如圖4。圖45. 使用在第3步生成的SDK文件夾覆蓋EOS應用程序項目文件夾中的SDK文件夾，使用Debug配置和Release配置生成此項目如圖5、6；使用在第3步生成的SDK文件夾覆蓋EOS應用程序項目文件夾中的SDK文件夾，如圖7。圖5圖6圖72 練習使用控制臺命令創(chuàng)建EOS應用程序的進程練習使用控制臺命令創(chuàng)建EOS應用程序進程的具體步驟如下：1. 在EOS應用程序項目的“項目管理器”窗口中雙擊Floppy.img文件如圖8，使用FloppyImageEd

3、itor工具打開此軟盤鏡像文件。圖82. 在OS Lab的“幫助”菜單中選擇“示例”，打開示例文件夾如圖9。圖93. 將示例文件夾中的Hello.exe文件（一個EOS應用程序的可執(zhí)行文件，源代碼可以參見該實驗文件夾中的Hello.c源文件）拖動到FloppyImageEditor工具窗口的文件列表中釋放如圖10，Hello.exe文件即被添加到軟盤鏡像文件中。圖104. 在FloppyImageEditor中選擇“文件”菜單中的“保存”如圖11后關(guān)閉FloppyImageEditor。圖115. 按F7生成EOS應用項目。6. 按F5啟動調(diào)試。OS Lab會彈出一個調(diào)試異常對話框，并中斷應用

4、程序的執(zhí)行。7. 在調(diào)試異常對話框中選擇“否”，忽略異常繼續(xù)執(zhí)行應用程序。8. 激活虛擬機窗口，待該應用程序執(zhí)行完畢后，在EOS的控制臺中輸入命令“A:Hello.exe”后回車結(jié)果如圖12。圖129. Hello.exe應用程序開始執(zhí)行，觀察其輸出如圖13。圖1310.待Hello.exe執(zhí)行完畢后可以重復第8步，或者結(jié)束此次調(diào)試。3 練習通過編程的方式讓應用程序創(chuàng)建另一個應用程序的進程使用OS Lab打開本實驗文件夾中的NewProc.c文件（將此文件拖動到OS Lab窗口中釋放即可），仔細閱讀此文件中的源代碼和注釋，main函數(shù)的流程圖可以參見圖3。按照下面的步驟查看應用程序創(chuàng)建另一個應

5、用程序的進程的執(zhí)行結(jié)果：1. 使用NewProc.c文件中的源代碼替換之前創(chuàng)建的EOS應用程序項目中的EOSApp.c文件內(nèi)的源代碼。（去掉Newproc.h,保留原來的EOSApp.h）2. 按F7生成修改后的EOS應用程序項目。3. 按F5啟動調(diào)試。OS Lab會首先彈出一個調(diào)試異常對話框如圖14。4. 在調(diào)試異常對話框中選擇“否”，繼續(xù)執(zhí)行結(jié)果如圖15。A圖14圖155. 激活虛擬機窗口查看應用程序輸出的內(nèi)容，如圖16?？梢钥吹礁高M程（EOSApp.exe）首先開始執(zhí)行并輸出內(nèi)容，父進程創(chuàng)建了子進程阿（Hello.exe）后，子進程開始執(zhí)行并輸出內(nèi)容，待子進程結(jié)束后父進程再繼續(xù)執(zhí)行。圖1

6、66. 結(jié)束此次調(diào)試。main函數(shù)流程圖4 調(diào)試CreateProcess函數(shù)按照下面的步驟調(diào)試CreateProcess函數(shù)創(chuàng)建進程的過程：1. 按F5啟動調(diào)試EOS應用程序，OS Lab會首先彈出一個調(diào)試異常對話框。2. 選擇“是”調(diào)試異常，調(diào)試會中斷。3. 在main函數(shù)中調(diào)用CreateProcess函數(shù)的代碼行（第56行）添加一個斷點如圖17。圖174. 按F5繼續(xù)調(diào)試，在斷點處中斷如圖18。圖185. 按F11調(diào)試進入CreateProcess函數(shù)如圖19。此時已經(jīng)開始進入EOS內(nèi)核進行調(diào)試。圖19EOS應用程序eosapp.exe創(chuàng)建的進程從圖4中可以看到，當EOS應用程序eos

7、app.exe存儲在磁盤上的時候，它是靜態(tài)的，只包含應用程序的指令和數(shù)據(jù)。而創(chuàng)建進程后，進程不但包含應用程序的指令和數(shù)據(jù)，也會包含操作系統(tǒng)內(nèi)核的指令和數(shù)據(jù)。同時也說明了一個進程可以包含多個程序?？梢园凑障旅娴牟襟E來分別驗證應用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核在進程的4G虛擬地址空間中所處的位置：1. 由于此時在內(nèi)核的CreateProcess函數(shù)內(nèi)中斷執(zhí)行，所以在“調(diào)試”菜單的“窗口”中選擇“反匯編”，會在“反匯編”窗口中顯示CreateProcess函數(shù)的指令對應的反匯編代碼如圖20?！胺磪R編”窗口的左側(cè)顯示的是指令所在的虛擬地址?？梢钥吹剿兄噶畹奶摂M地址都大于0x80000000，說明內(nèi)核處于高2G的

8、虛擬地址空間中。 圖202. 在“調(diào)用堆棧”窗口中雙擊main函數(shù)項如圖21，設(shè)置main函數(shù)的調(diào)用堆棧幀為活動的。在“反匯編”窗口中查看main函數(shù)的指令所在的虛擬地址都是小于0x80000000如圖22，說明應用程序處于低2G的虛擬地址空間中。圖21圖223. 關(guān)閉“反匯編”窗口。接下來觀察CreateProcess函數(shù)的源代碼，可以看到此函數(shù)只是調(diào)用了EOS內(nèi)核函數(shù)PsCreateProcess并將創(chuàng)建進程所用到的參數(shù)傳遞給了此函數(shù)。所以，按F11可以調(diào)試進入create.c文件中的PsCreateProcess函數(shù)結(jié)果如圖23，在此函數(shù)中才開始執(zhí)行創(chuàng)建進程的各項操作。圖235 調(diào)試Ps

9、CreateProcess函數(shù)創(chuàng)建進程最主要的操作就是創(chuàng)建進程控制塊并初始化其中的各種信息（也就是為進程分配各種資源）。所以在PsCreateProcess函數(shù)中首先調(diào)用了PspCreateProcessEnvironment函數(shù)來創(chuàng)建進程控制塊。調(diào)試PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的步驟如下：1. 在PsCreateProcess函數(shù)中找到調(diào)用PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的代碼行（create.c文件的第163行）并添加一個斷點如圖24。圖242. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點處中斷如圖25。圖253. 按F11調(diào)試進入PspCreateP

10、rocessEnvironment函數(shù)結(jié)果如圖26。圖26由于PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的主要功能就是創(chuàng)建進程控制塊并初始化其中的部分信息，所以在此函數(shù)的開始，定義了一個進程控制塊的指針變量NewProcess。在此函數(shù)中查找到創(chuàng)建進程控制塊的代碼行（create.c文件的第418行）如圖27。Status = ObCreateObject( PspProcessType,NULL,sizeof(PROCESS) + ImageNameSize + CmdLineSize,0,(PVOID*)&NewProcess );圖27這里的ObCreateObject函

11、數(shù)在由EOS內(nèi)核管理的內(nèi)存中創(chuàng)建了一個新的進程控制塊（也就是分配了一塊內(nèi)存），并由NewProcess返回了進程控制塊的指針（也就是所分配內(nèi)存的起始地址）。 按照下面的步驟調(diào)試進程控制塊的創(chuàng)建過程：1. 在調(diào)用ObCreateObject函數(shù)的代碼行（create.c文件的第418行）添加一個斷點如圖28。圖282. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點處中斷如圖29。 圖293. 按F10執(zhí)行此函數(shù)后中斷如圖30。圖304. 此時為了查看進程控制塊中的信息，將表達式*NewProcess添加到“監(jiān)視”窗口中。5. 將鼠標移動到“監(jiān)視”窗口中此表達式的“值”屬性上，會彈出一個臨時窗口，在臨時窗口中會按照進

12、程控制塊的結(jié)構(gòu)顯示各個成員變量的值（可以參考PROCESS結(jié)構(gòu)體的定義）。由于只是新建了進程控制塊，還沒有初始化其中成員變量，所以值都為0，如圖31。圖31接下來調(diào)試初始化進程控制塊中各個成員變量的過程：1. 首先創(chuàng)建進程的地址空間。在代碼行（create.c文件的第437行）NewProcess-Pas = MmCreateProcessAddressSpace();處添加一個斷點如圖32。圖322. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點處中斷如圖33。圖333. 按F10執(zhí)行此行代碼后中斷結(jié)果如圖34。圖344. 在“監(jiān)視”窗口中查看進程控制塊的成員變量Pas的值已經(jīng)不再是0，如圖35。說明已經(jīng)初始化

13、了進程的4G虛擬地址空間。圖355. 使用F10一步步調(diào)試PspCreateProcessEnvironment函數(shù)中后面的代碼，在調(diào)試的過程中根據(jù)執(zhí)行的源代碼，查看“監(jiān)視”窗口中*NewProcess表達式的值，觀察進程控制塊中哪些成員變量是被哪些代碼初始化的，哪些成員變量還沒有被初始化。6. 當從PspCreateProcessEnvironment函數(shù)返回到PsCreateProcess函數(shù)后，停止按F10。此時“監(jiān)視”窗口中已經(jīng)不能再顯示表達式*NewProcess的值了，在PsCreateProcess函數(shù)中是使用ProcessObject指針指向進程控制塊的，所以將表達式*Proc

14、essObject添加到“監(jiān)視”窗口中就可以繼續(xù)觀察新建進程控制塊中的信息。7. 接下來繼續(xù)使用F10一步步調(diào)試PsCreateProcess函數(shù)中的代碼，同樣要注意觀察執(zhí)行后的代碼修改了進程控制塊中的哪些成員變量。當調(diào)試到PsCreateProcess函數(shù)的最后一行代碼時，查看進程控制塊中的信息，此時所有的成員變量都已經(jīng)被初始化了（注意觀察成員ImageName的值）。8. 按F5繼續(xù)執(zhí)行，EOS內(nèi)核會為剛剛初始化完畢的進程控制塊新建一個進程。激活虛擬機窗口查看新建進程執(zhí)行的結(jié)果如圖36。圖369. 在OS Lab中選擇“調(diào)試”菜單中的“停止調(diào)試”結(jié)束此次調(diào)試。6 練習通過編程的方式創(chuàng)建應用程序的多個進程使用OS Lab打開本實驗文件夾中的參考源代碼文件NewTwoProc.c，仔細閱讀此文件中的源代碼。使用NewTwoProc.c文件中的源代碼替換EOS應用程序項目中的EOSApp.c文件內(nèi)的源代碼，并查看多個進程并發(fā)執(zhí)行的結(jié)果。同時創(chuàng)建應用程序的多個進程4、 實驗結(jié)果與分析 1、基本完